Что такое фланец двигателя

Что такое фланец двигателя? Полное техническое руководство по торцевым креплениям B5, B14 и NEMA C

Быстрый Ответ:

Фланец двигателя представляет собой обработанную монтажную поверхность в форме диска на приводном конце, обеспечивающую прямое соосное крепление болтами к насосу или редуктору без отдельного основания или центровки. Он оснащен прецизионным патрубком (направляющим/регистрирующим) для центрирования и установки отверстий по диаметру окружности шага (PCD). Стандарт IEC 60034-7 определяет фланцевые крепления с помощью кодов IM: IM B5 (большой фланец, сквозные отверстия = FF) и IM B14 (малый фланец, резьбовые отверстия = FT); размеры соответствуют стандарту IEC 60072. Североамериканскими аналогами являются NEMA C‑образный (резьбовой) и D‑образный фланец (сквозной) для NEMA MG 1. Выбор неправильного типа фланца является наиболее распространенной ошибкой при заказе двигателя.

Содержание

1. Что такое фланец двигателя? (Определение)
2. Как работает фланцевое крепление: Шаг за шагом
3. Сравнение типов фланцев двигателей (IEC 60034-7)
4. Фланец IEC против Фланец NEMA (глобальный поставщик)
5. Объяснены обозначения фланцев FF и FT
6. Технические характеристики фланца двигателя: Допуски, нагрузки и формулы
7. Наилучшие области применения для двигателей с фланцевым монтажом
8. Как правильно выбрать фланец двигателя: Шаг за шагом
9. Распространенные инженерные ошибки при работе с фланцами двигателя
10. Таблица Устранения неполадок с фланцем двигателя
11. Почему стоит выбрать Greensky для двигателей с фланцевым креплением?
12. Связанное чтение
13. Ссылки
14. Вопросы и ответы

Что такое фланец двигателя? (Определение)

 Фланец двигателя – это плоское обработанное кольцо или пластина на приводном конце двигателя, которая заменяет или дополняет традиционные монтажные ножки. Вместо того чтобы опираться на основание, установленный на фланце двигатель крепится лицом к лицу с приводимым оборудованием. Поскольку фланец и его втулка обрабатываются на той же операции, что и корпус подшипника, вал двигателя автоматически оказывается соосным с ответным отверстием, поэтому выравнивание по полю не требуется.

Каждый фланец двигателя состоит из трех функциональных элементов, и понимание их является ключом к выбору правильной детали:

1. Кран (пилотный / регистрационный /отводной)

 Втулка представляет собой короткий цилиндрический выступ, обработанный концентрически валу. Он вставляется в соответствующее углубление в корпусе коробки передач или насоса и выполняет собственно центровку — зажимаются только болты. IEC называет это патрубком или направляющим; NEMA называет это заглушкой или регистром (измерение AK). Его концентричность относительно вала строго выдерживается в соответствии с IEC 60072-1.

2. Монтажные отверстия и диаметр окружности шага (PCD)

Отверстия для болтов расположены на диаметре окружности шага (PCD), также называемом диаметром окружности болта (BCD) или NEMA AJ. Отверстия представляют собой либо сквозные отверстия с зазором — вы пропускаете болт через фланец в корпус машины с резьбой (IEC  FF / NEMA D-фланец), либо резьбовые отверстия  — вы вкручиваете болт со стороны машины в торцевую поверхность двигателя (IEC  FT / NEMA C—торцевая поверхность).

3. Наружный диаметр и толщина фланца

Они задают огибающую и путь загрузки. На большом фланце FF/B5 наружный диаметр больше корпуса двигателя; на маленьком фланце FT/B14 он обычно равен или меньше корпуса. Фланец должен выдерживать весь вес консоли и реакцию крутящего момента двигателя, поэтому его толщина является конструктивным, а не косметическим параметром.

Как работает фланцевое крепление: Шаг за шагом

1. Патрубок входит в отверстие корпуса. Обработанный контрольный диаметр плотно (часто h7 / H8) входит с проскальзыванием в ответную выемку редуктора, адаптера насоса или кронштейна. Это позволяет расположить двигатель в радиальном направлении и заставить ось вала совпадать с осью ведомого вала.
2. Грани расположены ровно. Обработанная поверхность фланца плотно прилегает к поверхности станка, задавая осевое положение и прямоугольность (перпендикулярность вала установочной плоскости).
3. Муфта включается. Поскольку вал теперь предварительно выровнен с помощью втулки, жесткая или короткая гибкая муфта — или прямой шлицевой / шпоночный ввод в коробку передач — может быть присоединена без юстировки с помощью циферблатного индикатора.
4. Болты зажимаются. Болты на PCD закручиваются для создания зажимной нагрузки, которая выдерживает вес двигателя и реактивный момент. Усилие зажима, а не трение из-за неплотной посадки, обеспечивает жесткость соединения: F = T / (K · d), где T – момент затяжки болта, d диаметр болта и K – коэффициент затяжки гайки (~ 0,2 для сухой стали).
5. Нагрузка передается через фланец. Вес и вибрация передаются от двигателя через фланцевое кольцо в конструкцию машины — вот почему концентричность фланца и жесткость напрямую влияют на срок службы подшипника и вибрацию.

В результате получается компактный, самоустанавливающийся привод, не занимающий много места в помещении. Именно поэтому в насосах с замкнутым контуром, редукторах скорости и машинах OEM-производителей в подавляющем большинстве случаев используются фланцевые двигатели вместо ножных.

Сравнение типов фланцев двигателей (IEC 60034-7)

IEC 60034-7 присваивает каждому монтажному устройству международный монтажный код. Приведенные ниже четыре кода, относящихся к фланцам, относятся практически к каждому промышленному фланцевому двигателю. Наиболее важным — и наиболее запутанным — различием является B5 по сравнению с B14: B5 имеет зазорные отверстия (болт проходит через фланец), в то время как B14 имеет резьбовые отверстия (болт врезается во фланец).

В вертикальных вариантах (вал вниз = V1, вал вверх = V3 / V18) используются те же фланцы, но требуются упорные подшипники и, на открытом воздухе, дождевик. Сравнение ножного монтажа смотрите в нашем руководстве по двигателям переменного и постоянного тока.

Фланец IEC против Фланец NEMA (глобальный поставщик)

Североамериканское оборудование использует терминологию NEMA MG 1 вместо кодов IM. Функционально они соответствуют друг другу, но размеры и номера рам различаются, поэтому двигатель IEC B5 не будет крепиться болтами к корпусу с D-образным фланцем NEMA без адаптера.

Объяснены обозначения фланцев FF и FT

Согласно стандарту IEC 60072-1, фланец обозначается буквами типа плюс диаметр окружности шага в миллиметрах, . поэтому FF265 означает фланец со сквозным отверстием (FF) и PCD 265 мм; FT115 означает фланец с резьбой (FT) и PCD 115 мм. В таблице приведены пары обычных размеров рамок IEC со стандартным фланцем.

Диаметр патрубка ‘N’ – это контрольный регистр, которому должно соответствовать отверстие в корпусе. Значения соответствуют стандарту IEC 60072-1; перед обработкой сопрягаемой детали всегда сверяйтесь со спецификациями конкретного производителя.

Технические характеристики фланца двигателя: Допуски, нагрузки и формулы

Фланец выглядит простым, но его характеристики зависят от жестких геометрических допусков и реальной траектории механической нагрузки. Правильное определение этих цифр – вот что отличает привод без вибрации от преждевременного выхода подшипников из строя.

Допуски по концентричности и биению (IEC 60072-1)

Стандарт IEC 60072-1 определяет две степени допуска для патрубка и торца: Нормальный (N) и пониженный (R) для высокоточных применений. Патрубок должен быть концентричен валу, а монтажная поверхность – перпендикулярна ему в указанных пределах (общее показание индикатора, TIR).:

При превышении этих значений вал вращается эксцентрично относительно ведомого отверстия, создавая радиальное усилие один раз за оборот, что сокращает срок службы подшипника L10 и повышает вибрацию.

Основные формулы для приводов с фланцевым креплением

• Нагрузка на зажим болта: F = T / (K · d) — усилие зажима F от крутящего момента T, диаметр болта d, коэффициент затяжки гайки K (≈ 0,20 в сухом состоянии, ≈0,15 со смазкой). Фланцевые болты с недостаточным крутящим моментом ослабляют соединение при вибрации.
• Момент срабатывания на фланце: T = P × 9550 / н (Н·м), при мощности P в кВт и частоте вращения n в об/мин. Это момент, на который должен реагировать фланцевый болт при запуске и остановке.
• Срез болта зависит от момента реакции:  F_болта = 2T / (n_b · PCD) — тангенциальная нагрузка на болт, при этом n_b болтов зависят от диаметра окружности шага. Больший PCD = меньшая нагрузка на каждый болт.
• Изгиб консоли на фланце: M = W · L_cg — вес двигателя W, действующий на расстоянии его центра тяжести L_cg от поверхности фланца; причина, по которой крупные двигатели предпочитают B35 (ножка + фланец), а не только B5.
• Срок службы подшипника L10: L10h = (10⁶ / 60n) · (C / P) 3 для шарикоподшипников — смещение из-за плохой посадки фланца увеличивает эквивалентную нагрузку P и сокращает срок службы в геометрической прогрессии (см. Калькулятор подшипников SKF).

Отработанный пример

Двигатель B5 мощностью 7,5 кВт, 1450 об/мин на фланце FF265 (PCD 265 мм, 4 болта): момент срабатывания T = 7,5 × 9550/1450 ≈ 49Н·м. Тангенциальная нагрузка на болт F  = 2 × 49 / (4 × 0.265) ≈ 92& n — маленький, поэтому размер болтов определяется зажимом / вибрацией, а не сдвигом. Это подтверждает, почему правильный момент предварительной нагрузки имеет большее значение, чем количество болтов в большинстве фланцевых двигателей.

Материалы и типичные температурные ограничения

Фланцы изготавливаются из чугуна (повышенная жесткость), алюминия (легкие OEM-рамы) или изготовленной / нержавеющей стали (промывка). Класс изоляции определяет поверхностное тепло, которое фланец передает приводимой в действие машине: класс B 130 & nbsp;° C, класс F 155 & nbsp; ° C, класс H 180 & nbsp; ° C согласно стандарту IEC 60034-1 — актуально, когда пластиковый переходник насоса соприкасается с горячим фланцем двигателя.

Наилучшие области применения для двигателей с фланцевым монтажом

Как правильно выбрать фланец двигателя: Шаг за шагом

1. Подтвердите стандарт. IEC (метрический, IM-коды) или NEMA (дюймовый, C / D-грань)? Это задается вашим существующим компьютером, а не предпочтениями.
2. Ознакомьтесь с прилагаемым корпусом. Измерьте диаметр выемки (он должен равняться диаметру втулки двигателя N / AK) и окружности болта (PCD / AJ). Эти два числа определяют фланец.
3. Определите тип отверстия. Проходят ли болты через  фланец в корпус с резьбой (B5 / D-фланец, FF) или ввинчиваются в торцевую поверхность двигателя (B14 / C-торцевая поверхность, FT)? Это ошибка № 1 – проверьте с помощью фотографии или калибра резьбы.
4. Подберите раму и вал. PCD фланца привязан к размеру рамы; также проверьте диаметр вала, длину и шпонку, чтобы муфта подошла.
5. Проверьте направление загрузки. Тяжелый двигатель, вибрация или нависающий груз? Переходите к B35 (ножка + фланец), а не доверяйте только фланцевым болтам.
6. Укажите степень допуска. Прецизионные шпиндели или высокоскоростные насосы обеспечивают пониженную (R) степень концентричности, а не нормальную (N).
7. Выберите материал и корпус. Чугун для промышленной жесткости, нержавеющая сталь для промывки, алюминий для легкого изготовления; затем выберите IP / класс защиты корпуса.

Распространенные инженерные ошибки при работе с фланцами двигателя

• Путаешь B5 и B14. Они выглядят похожими, но В5 имеет отверстия для зазора, а В14 – резьбовые отверстия. B14, заказанный как B5, не будет крепиться. Это наиболее частая ошибка при заказе фланца.
• Соответствующий PCD, но игнорирующий патрубок. Два фланца могут иметь общую окружность болта, но при этом иметь разные направляющие диаметры — двигатель не будетрасполагаться по центру. Всегда подбирайте диаметр патрубка N (AK)  и PCD (AJ).
• Смешивание IEC и NEMA. Фланец IEC B5 не подходит к корпусу с D-образным фланцем NEMA; метрические / дюймовые размеры отличаются. Используйте переходную пластину или заказывайте в соответствии с соответствующим стандартом.
• Перегрузка оголенного фланца B5. Использование крепления только с фланцем для большой нагрузки или нависания приводит к чрезмерному напряжению фланцевых болтов и изгибу монтажной поверхности. Поднимитесь на B35.
• Недостаточное затяжка болтов. Недостаточная нагрузка на зажим приводит к тому, что соединение деформируется, ослабевает и смещается под действием вибрации. Крутящий момент соответствует спецификации, используя F = T / (K · d).
• Принудительное вертикальное крепление. Поворот горизонтального вала двигателя B5 вниз без подшипника с номинальной опорой (и дождевика на открытом воздухе) приводит к преждевременному выходу подшипника из строя.
• Краска или заусенцы на патрубке/торцевой поверхности. Загрязнение нарушает плоский лицевой контакт и концентрическую посадку, вновь приводя к перекосу, который фланец должен был устранить.

Таблица Устранения неполадок с фланцем двигателя

Почему стоит выбрать Greensky для двигателей с фланцевым креплением?

С 2011 года Greensky Power разрабатывает двигатели постоянного тока постоянного тока, матовые двигатели постоянного тока, шаговые двигатели и коробки передач с правильно обработанными фланцами для OEM-заказчиков более чем в 50 странах. Когда монтажный интерфейс должен быть выбран правильно с первого раза, наши инженеры вместе с вами определяют фланец — патрубок, PCD, степень допуска и стандарт.

• Оба стандарта: IEC B5 /B14 /B35 и NEMA C-образный / D-образный фланец, плюс индивидуальные контрольные диаметры.
• Прецизионная обработка: концентричность втулки и перпендикулярность торца соответствуют стандартам IEC 60072-1.
• Встроенные приводы: двигатель + коробка передач поставляются в комплекте с фланцем — никаких догадок относительно адаптера.
• 100% тестирование: протестирован каждый агрегат; проверены биение и вибрация.
• Соответствие стандартам: разработан в соответствии с требованиями IEC 60034 / NEMA MG 1; Сертифицирован ISO, CE.
• Поддержка OEM / ODM: полная инженерная помощь через United Motion Inc. в Северной Америке и Европе.

Запросите индивидуальное решение для двигателя →

Получите Бесплатное предложение

Связанное чтение

• Коробка передач и мотор-редуктор: в чем разница?
• Объяснены двигатели переменного и постоянного тока
• Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) и их недостатки
• Как выбрать коробку передач
• Индивидуальные решения для электродвигателей

Ссылки

1. IEC 60034-7, Вращающиеся электрические машины — Классификация типов конструкций, монтажных устройств и расположения клеммной коробки (код IM). https://webstore.iec.ch/publication/2765
2. IEC 60072-1, Размеры и серия выходных сигналов для вращающихся электрических машин — номера рам с 56 по 400 и фланцев с 55 по 1080. https://webstore.iec.ch/publication/351
3. IEC 60034-1, Вращающиеся электрические машины — Номинальные характеристики. https://webstore.iec.ch/publication/60034-1
4. NEMA MG 1, Двигатели и генераторы (C-образная поверхность, D-образный фланец, размеры AJ/AK). https://www.nema.org/standards/view/motors-and-generators
5. NEMA MG 1-2009 (полный текст, law.resource.org). https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/005/nema.mg-1.2009.pdf
6. ABB, Низковольтные двигатели — Схема монтажа и IM-коды (техническое руководство). https://new.abb.com/motors-generators/iec-low-voltage-motors
7. Siemens, Двигатели общего назначения SIMOTICS — Типы конструкции / монтажа. https://www.siemens.com/global/en/products/drives/electric-motors.html
8. SKF, номинальный срок службы подшипников (L10) и рекомендации по монтажу / центровке. https://www.skf.com/group/support/engineering-tools/bearing-calculator
9. Стандарт IEEE 112, Процедура испытаний многофазных асинхронных двигателей и генераторов. https://standards.ieee.org/ieee/112/4703/
10. Министерство энергетики США, Моторные системы — Программа энергосбережения (10 CFR, часть 431). https://www.energy.gov/eere/motors

Вопросы и ответы