Online-заказ
Главная / Выбор редуктора

Выбор редуктора

Теоретические знания:

Виды передач
Зубчатые передачи наиболее распространены в современном машиностроении. Основные их достоинства — высокий КПД, компактность, надежность работы, простота эксплуатации, по­стоянство передаточного отношения, большой диапазон переда­ваемых мощностей (от тысячных долей до десятков тысяч киловатт). К основным недостаткам зубчатых передач относятся срав­нительная сложность их изготовления (необходимость в специаль­ном оборудовании и инструментах) и шум при неточном изгото­влении и высоких окружных скоростях. При больших расстоя­ниях между осями ведущего и ведомого валов зубчатые передачи получаются громоздкими и применение их в этих случаях нера­ционально.
По расположению зубьев относительно образующей цилин­дрические зубчатые колеса бывают: прямозубые, косозубые и шевронные.
В зависимости от применяемого зуборезного оборудования и инструмента шевронные зубчатые колеса выполняют либо с про­точкой, либо с жестким углом шеврона.
Конические колеса изготов­ляют с прямыми, косыми и криволи­нейными  зубьями.
При недостаточной точности и высокой скорости зубчатая передача работает со значительным шумом, а зубья испытывают дополнительные динамические нагрузки. Поэтому чем больше окружная скорость, тем выше должна быть точность изготовления зубчатых колес.
Зубья конических колес профилируются по эвольвенте так же, как и зубья цилиндрических колес.
Поскольку размеры зуба переменны по длине, различают максимальный (производственный) модуль те и средний модуль т (по середине длины зуба). Максимальный модуль обычно выби­рают из стандартного ряда модулей по СТ СЭВ 310—76.
У конических зубчатых колес с криволинейными зубьями. Коэффициент перекры­тия  выше, чем у колес с прямолинейными зубьями.
Недостатками этого вида передачи являются сложность изго­товления и значительные осевые силы.
Чтобы рассчитать прочность зубчатых передач, нужно воспользоваться методом расчета цилиндрических зубчатых передач, так как они одинаковы при расчете.
Червячная передача относится к числу так называемых зуб­чато-винтовых, т. е. имеющих признаки, характерные и для зубчатых, и для винтовых передач.
Червячные  передачи обладают  свойством самоторможения. Это свойство состоит в том, что движение может передаваться только от червяка к червячному колесу, что очень важно в грузоподъемных механизмах, так как это  дает возможность обходиться без тормоза при выключении приводного двигателя. Груз остается при этом висеть на тросе, намотанном на барабан, скрепленный с червячным колесом.
Основные достоинства червячной передачи, обусловившие ее широкое распространение, заключаются в следующем:
1.      Плавность и бесшумность работы.
Недостатки такой  передачи:
1.      Достаточно невысокий уровень КПД.
2.      Мощный нагрев передачи вследствие перехода потерь на трение в тепловую энергию. Для понижения нагрева в червяч­ной передаче применяют масляные резервуары с ребристыми стенками с целью более интенсивной теплоотдачи в окружающий воздух, обдув корпуса и иные способы охлаждения.
Данного вида передачи различают по количеству витков (заходов) червяка — одно-, двух-, трех- и многозаходные; по расположению вала червяка — сравнительно червячного колеса с верхним, нижним и боковым расположениями.
Чаще всего используются червячные передачи с ци­линдрическим червяком.
Червяки для таких передач изготовляют из стали. Червяки быстроходных пере­дач термически обрабатывают до твердости HRC 45 и шлифуют.
 
Виды редукторов 
 

Редукторы делятся на цилиндриче­ские (оси ведущего и ведомого валов параллельны), конические (оси валов пересекаются), червячные (оси валов перекрещиваются в пространстве). Встречаются и комбинированные редукторы, представляющие сочетание зубчатых (цилиндрических и кониче­ских) и червячных передач.

По числу пар передач редукторы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

Одноступенчатый цилиндрический редуктор обычно применяют при передаточном числе и ≤ 7. Одноступенчатый редуктор наиболее прост и надежен в работе. Применяется для мощностей до 40 кВт. Из редукторов данного вида наиболее распространенным является – горизонтальный. Корпуса чаще выполняют литыми чугунными, реже сварными алюминиевыми. При серийной производстве целесообразно применять литые корпуса. Валы монтируют на подшипниках качения или скольжения. Последние обычно применяют в тяжелых редукторах. Для удобства совместной компоновки привода  (абсолютным расположением двигателя и рабочего вала приводимого в движение устройства и т.д.), отдают предпочтение либо горизонтальной, либо вертикальной схеме редуктора.

Двухступенчатые цилиндрические редукторы обычно применяются при передаточных числах и ≤ 40. Первая (быстро­ходная) ступень редуктора во многих случаях имеет косозубые колеса; тихоходная ступень может быть выполнена с прямозу­быми колесами. Не менее часто применяют редукторы, у которых обе ступени имеют колеса одинакового типа (прямозубые, косо­зубые и шевронные). Наиболее распространены двухступенчатые горизонтальные, выполненные по развернутой схеме. Эти редукторы отличаются простотой, но из-за несимметричного расположения колес на валах повышается концентрация нагрузки по длине зуба. Поэтому в этих редукторах следует применять жесткие валы. Около ста лет назад перед нашей промышленностью стояла задача снабдить страну цилиндрическими редукторами. С поставленной задачей удачно справлялись открывающиеся заводы. В данное время выпуск качественной и надежной продукции обеспечит мощную производственную базу.

Трехступенчатый цилиндрический редуктор обеспе­чивает передаточное число и ≤ 150 и выше. Достоинство данной схемы симметричное расположение зубчатых колес всех сту­пеней.

Коническо-цилиндрический двухступенчатый редуктор– это разновидность редуктора по конструктивному выполнению рабочих элементов. Он, как и все редукторы, предназначен для изменения скорости вращения при передачи вращательного движения от одного вала к другому валу. Именно редукторный привод один из наиболее распространенных видов приводов нынешних механических систем общепромышленного применения. В таких редукторах коническая пара может иметь прямые, косые или криволинейные зубья. Цилиндрическая пара также может быть либо прямозубой, либо косозубой.

Червячный редуктор применяют при перекрещиваю­щихся в пространстве осях ведущего и ведомого валов и переда­точном числе и (обычно в пределах 10—70). По относительному расположению червяка и червячного колеса различают схемы с нижним червяком и с верхним чер­вяком. Червячные редукторы благодаря малым габаритам, бесшум­ности и плавности работы широко применяются в современном машиностроении. Недостаток их (при цилиндрическом червяке) — сравнительно низкий КПД. Так как КПД червячных редукторов невысок, то для передачи больших мощностей и в установках, работающих непрерывно, проектировать их нецелесообразно. Практически червячные редукторы применяют для передачи мощности, как правило, до 45 кВт и в виде исключения до 150 кВт.

Мотор-редуктор – это агрегат, сочетающий в одном корпусе электродвигатель и редуктор. Последнее обстоятельство позволяет добиваться большой точности расположения вала редуктора относительно вала электродвигателя и уменьшает число деталей привода.

Чаще встречаются мотор-редукторы с зубчатыми передачами обыкновенными и планетарными.

 

Рекомендации при подготовке исходных данных для расчета:

1. Мощность двигателя выбирается из ряда мощностей двигателя принятого типа с округлением до ближайшего большего значения к мощности, потребляемой приводимой машиной с учетом КПД привода.
2. При выборе значительно большего по мощности двигателя - Вы должны помнить, что развиваемые при этом большие пусковые токи и пусковые мощности - более двукратных - может вызвать неучтенные перегрузки редуктора.
3. Наиболее экономичной является эксплуатация редуктора при частоте вращения на входе < 1500 об/мин, а с целью более длительной безотказной работы редуктора рекомендуется принимать частоту вращения входного вала < 900 об/мин.

Выбор редуктора

1.1. Выбор типа редуктора:

Выбор габарита (типоразмера) редуктора.

Критериями выбора типоразмера редуктора являются расчетные значения крутящего момента на выходном валу, радиальных консольных нагрузок на концах валов и недопустимость перегрева редуктора.

Исходными данными для определения габарита редуктора являются:

  • Вид приводимой машины.
  • Требуемый крутящий момент на выходном валу, ТВЫХ.ТРЕБ., Н*м.
  • Частота вращения выходного вала редуктора, nВЫХ, об/мин.
  • Частота вращения входного вала редуктора, nВХ, об/мин.
  • Вид двигателя.
  • Характер нагрузки (равномерная и неравномерная, реверсивная или нереверсивная, наличие и величина перегрузок, наличие толчков, ударов, вибраций).
  • Требуемая длительность эксплуатации редуктора в часах.
  • Средняя ежесуточная работа в часах,
  • Количество включений в час.
  • Продолжительность включений под нагрузкой, ПВ %.
  • Условия окружающей среды (температура, условия отвода тепла).
  • Радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала FВЫХ.ТРЕБ. и входного вала FВХ.ТРЕБ., Н.

При выборе габарита редуктора производится расчет следующих параметров редукторов по формулам:

■ Передаточное отношение редуктора:

■ Расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора:

ТВЫХ.РАСЧ. = ТВЫХ.ТРЕБ. * КУР, (3)

Где КУР - определяется по формуле (1), числовые значения входящих коэффициентов выбираются из таблиц 1 и 4.

■ Расчетная мощность двигателя:

где  РВХ.РАСЧ. - расчетная мощность двигателя кВт,

n - коэффициент полезного действия редуктора,

Значения n принимается равным

Для цилиндрических редукторов:

  • одноступенчатых - 0,99
  • двухступенчатых - 0,98
  • трехступенчатых - 0,97
  • четырехступенчатых - 0,95

Для конических редукторов:

  • одноступенчатых - 0,98
  • двухступенчатых - 0,97

Для коническо-цилиндрических редукторов — как произведение значений n
конической и цилиндрической частей редуктора.
Значение коэффициентов для формулы (1) приводятся в таблицах.
Таблица 1. Коэффициент характеристики двигателя K1

Ведущая машина

Степень толчкообразности  ведомой машины

А

Б

В

Г

Электродвигатель, паровая турбина

1,0

1,2

1,5

1,8

4-х, 6-ти цилиндровые двигатели внутреннего сгорания,
гидравлические и пневматические двигатели

1,25

1,5

1,8

2,2

1-х, 2-х, 3-х цилиндровые двигатели внутреннего сгорания

1,5

1,8

2,2

2,5

А — плавная нагрузка, Б — слабые толчки, В — толчки средней силы, Г — сильные толчки.

Классификация ведомых машин по степени толчкообразности приведена в Таблице 5.


Таблица 2. Коэффициент продолжительности работы К2

Ежедневное пользование ч/сут.

< 2

< 8

< 16

> 16

К2

0,9

1,0

1,12

1,25


Таблица 3. Коэффициент количества пусков К3.

Количество пусков в час

1

<20

<40

<80

<160

>160

Коэффициент характеристики двигателя, К1

1

1,0

1,2

1,3

1,5

1,6

2,0

1,25

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,7

1,5

1,0

1,07

1,1

1,15

1,25

1,4

1,8

1,0

1,05

1,05

1,07

1,1

1,2


Таблица 4. Коэффициент продолжительности включения КПВ.

ПВ %

100

60

40

25

15

КПВ

1,0

0,90

0,80

0,7

0,67


Таблица 5. Степень толчкообразности ведомых машин.

Характер нагрузки

Ведомая машина

А

Генераторы, элеваторы, центробежные компрессоры, равномерно загружаемые конвейеры, смесители жидкихвеществ, насосы центробежные, шестеренные, винтовые, стреловые механизмы, воздуходувки, вентиляторы, фильтрующие устройства.

Б

Водоочистные сооружения, неравномерно загружаемые конвейеры, лебедки, тросовые барабаны, ходовые, поворотные, подъемные механизмы подъемных кранов, бетономешалки, печи, трансмиссионые валы, резаки, дробилки, мельницы, оборудование для нефтяной промышленности.

В

Пробойные прессы, вибрационные устройства, лесопильные машины, грохот, одноцилиндровые компрессоры.

Г

Оборудование для производства резинотехнических изделий и пластмасс, смесительные машины и оборудование для фасонного проката.

Подбор редукторов производится в следующей последовательности: Определяется передаточное число редуктора по формуле (2). Определяется количество ступеней по рекомендациям п. 1.1. Определяется коэффициент условий работы для редукторов общемашиностроительного применения по формуле (1).

Для специальных редукторов и для редукторов общемашиностроительного применения с коэффициентом условий работы КУР = 1 по известным типу редуктора, передаточному числу и количеству ступеней подбирается редуктор из таблиц каталога с обеспечением условия:

ТВЫХ.ТАБ.> ТВЫХ.ТРЕБ., (5)

где ТВЫХ.ТАБ. - номинальный крутящий момент из таблиц каталога.

Для редукторов с коэффициентом условий работы КУР не равном 1 определяется значение расчетного крутящего момента по формуле (3), после чего производится подбор редуктора из таблиц каталога с обеспечением условия:

ТВЫХ.ТАБ. > ТВЫХ.РАСЧ.,  (6)

1.2. Проверка радиальных консольных нагрузок, приложенных в середине посадочных частей концов входного и выходного валов редуктора, производится следующим образом:

Определяется расчетная величина консольных нагрузок по известным величинам требуемых нагрузок из соотношений для случаев не равенства единицы коэффициента КУР:

FВЫХ.РАСЧ. = FВЫХ.ТРЕБ. * КУР, (7)

FВХ.РАСЧ. = FВХ.ТРЕБ. * КУР, (8)

Проверяем выполнение условий:

FВЫХ.ТАБ. > FВЫХ.РАСЧ., (9) 

FВХ.ТАБ. > FВХ.РАСЧ., (10)

где FВЫХ.ТАБ., FВХ.ТАБ. - радиальные консольные нагрузки

Для специальных редукторов и  редукторов общемашиностроительного применения с коэффициентом условий работы КУР = 1 проверяется выполнение условий:

FВЫХ.ТАБ. > FВЫХ.ТРЕБ., (11)

FВХ.ТАБ. > FВХ.ТРЕБ., (12)

При невыполнении условий (9)...(12) выбирается больший типоразмер редуктора.

1.3. Проверка условий отсутствия перегрева редуктора

Проверка производится определением выполнения  условия:

PВХ.РАСЧ. < PТЕРМ. * Кt, кВт, (13)

Где Кt - температурный коэффициент, значения которого приведены в таблице 6.

РТЕРМ - термическая мощность (кВт), значение которой приводятся в паспортах, технических условиях на редукторы, каталогах.