Меню

Мощность червячного редуктора формула

Расчет и выбор (Российская методика) – редуктор червячный

Наклонный с ковшами

Ошибки при расчете и выборе редуктора могут привести к преждевременному выходу его из строя и, как следствие, в лучшем случае к финансовым потерям.

Поэтому работу по расчету и выбору редуктора необходимо доверять опытным специалистам-конструкторам, которые учтут все факторы от расположения редуктора в пространстве и условий работы до температуры нагрева его в процессе эксплуатации. Подтвердив это соответствующими расчетами, специалист обеспечит подбор оптимального редуктора под Ваш конкретный привод.

Практика показывает, что правильно подобранный редуктор обеспечивает срок службы не менее 7 лет — для червячных и 10-15 лет для цилиндрических редукторов.

Выбор любого редуктора осуществляется в три этапа:

1. Выбор типа редуктора

2. Выбор габарита (типоразмера) редуктора и его характеристик.

3. Проверочные расчеты

1. Выбор типа редуктора

1.1 Исходные данные:

Кинематическая схема привода с указанием всех механизмов подсоединяемых к редуктору, их пространственного расположения относительно друг друга с указанием мест крепления и способов монтажа редуктора.

1.2 Определение расположения осей валов редуктора в пространстве.

Цилиндрические редукторы:

Ось входного и выходного вала редуктора параллельны друг другу и лежат только в одной горизонтальной плоскости – горизонтальный цилиндрический редуктор.

Ось входного и выходного вала редуктора параллельны друг другу и лежат только в одной вертикальной плоскости – вертикальный цилиндрический редуктор.

Ось входного и выходного вала редуктора может находиться в любом пространственном положении при этом эти оси лежат на одной прямой (совпадают) – соосный цилиндрический или планетарный редуктор.

Коническо-цилиндрические редукторы:

Ось входного и выходного вала редуктора перпендикулярны друг другу и лежат только в одной горизонтальной плоскости.

Червячные редукторы:

Ось входного и выходного вала редуктора может находиться в любом пространственном положении, при этом они скрещиваются под углом 90 градусов друг другу и не лежат в одной плоскости – одноступенчатый червячный редуктор.

Ось входного и выходного вала редуктора может находиться в любом пространственном положении, при этом они параллельны друг другу и не лежат в одной плоскости, либо они скрещиваются под углом 90 градусов друг другу и не лежат в одной плоскости – двухступенчатый редуктор.

IMG_20170731_100854

1.3 Определение способа крепления, монтажного положения и варианта сборки редуктора.

Способ крепления редуктора и монтажное положение (крепление на фундамент или на ведомый вал приводного механизма) определяют по приведенным в каталоге техническим характеристикам для каждого редуктора индивидуально.

Вариант сборки определяют по приведенным в каталоге схемам. Схемы «Вариантов сборки» приведены в разделе «Обозначение редукторов».

1.4 Дополнительно при выборе типа редуктора могут учитываться следующие факторы

  • наиболее низкий — у червячных редукторов
  • наиболее высокий — у цилиндрических и конических редукторов

2) Коэффициент полезного действия

  • наиболее высокий — у планетарных и одноступенчатых цилиндрических редукторах
  • наиболее низкий — у червячных, особенно двухступенчатых

Червячные редукторы предпочтительно использовать в повторно-кратковременных режимах эксплуатации

3) Материалоемкость для одних и тех же значений крутящего момента на тихоходном валу

  • наиболее высокая — у конических
  • наиболее низкая — у планетарных одноступенчатых

4) Габариты при одинаковых передаточных числах и крутящих моментах:

  • наибольшие осевые — у соосных и планетарных
  • наибольшие в направлении перпендикулярном осям – у цилиндрических
  • наименьшие радиальные – к планетарных.

5) Относительная стоимость руб/(Нм) для одинаковых межосевых расстояний:

  • наиболее высокая — у конических
  • наиболее низкая – у планетарных

2. Выбор габарита (типоразмера) редуктора и его характеристик

2.1. Исходные данные

Кинематическая схема привода, содержащая следующие данные:

  • вид приводной машины (двигателя);
  • требуемый крутящий момент на выходном валу Ттреб, Нхм, либо мощность двигательной установки Ртреб, кВт;
  • частота вращения входного вала редуктора nвх, об/мин;
  • частота вращения выходного вала редуктора nвых, об/мин;
  • характер нагрузки (равномерная или 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 с нагрузкой, ПВ %;
  • условия окружающей среды (температура, условия отвода тепла);
  • продолжительность включений под нагрузкой;
  • радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала F вых и входного вала F вх;
Читайте также:  Измеритель тока напряжения мощности счетчик

2.2. При выборе габарита редуктора производиться расчет следующих параметров:

1) Передаточное число

Наиболее экономичной является эксплуатация редуктора при частоте вращения на входе менее 1500 об/мин, а с целью более длительной безотказной работы редуктора рекомендуется применять частоту вращения входного вала менее 900 об/мин.

Передаточное число округляют в нужную сторону до ближайшего числа согласно таблицы 1.

По таблице отбираются типы редукторов удовлетворяющих заданному передаточному числу.

2) Расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора

Ттреб — требуемый крутящий момент на выходном валу, Нхм (исходные данные, либо формула 3)

Креж – коэффициент режима работы

При известной мощности двигательной установки:

Ртреб — мощность двигательной установки, кВт

nвх — частота вращения входного вала редуктора (при условии что вал двигательной установки напрямую без дополнительной передачи передает вращение на входной вал редуктора), об/мин

U – передаточное число редуктора, формула 1

КПД — коэффициент полезного действия редуктора

SAM_3023

Коэффициент режима работы определяется как произведение коэффициентов:

Для зубчатых редукторов:

Для червячных редукторов:

К1 – коэффициент типа и характеристик двигательной установки, таблица 2

К2 – коэффициент продолжительности работы таблица 3

К3 – коэффициент количества пусков таблица 4

КПВ – коэффициент продолжительности включений таблица 5

Крев – коэффициент реверсивности , при нереверсивной работе Крев=1,0 при реверсивной работе Крев=0,75

Кч – коэффициент, учитывающий расположение червячной пары в пространстве. При расположении червяка под колесом Кч = 1,0, при расположении над колесом Кч = 1,2. При расположении червяка сбоку колеса Кч = 1,1.

3) Расчетная радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора

F вых — радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала (исходные данные), Н

Креж — коэффициент режима работы (формула 4,5)

3. Параметры выбираемого редуктора должны удовлетворять следующим условиям:

Тном – номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора, приводимый в данном каталоге в технических характеристиках для каждого редуктора, Нхм

Трасч — расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора (формула 2), Нхм

Fном – номинальная консольная нагрузка в середине посадочной части концов выходного вала редуктора, приводимая в технических характеристиках для каждого редуктора, Н.

Fвых.расч — расчетная радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора (формула 6), Н.

Источник

Детали машин

Расчет и конструирование червячной передачи

Расчет червячных передач на прочность

В червячных передачах зубья червячного колеса рассчитывают на контактную прочность и прочность при изгибе. Кроме выкрашивания рабочих поверхностей зубьев в червячной передаче часто случается заедание, которое также зависит от величины контактных напряжений σ н. Поэтому для всех червячных передач расчет по контактным напряжениям является проектировочным, определяющим размеры передачи, а расчет по напряжениям изгиба – проверочным.

Расчет червячной передачи по контактным напряжениям

В основу расчета по контактным напряжениям для червячных передач (также как и для всех зубчатых передач) положена формула Герца, характеризующая величину напряжений при контакте криволинейных поверхностей:

Здесь и далее знак » √» означает корень квадратный.

Выразив из этой формулы межосевое расстояние a w, получим формулу для проектировочного расчета червячной передачи:

При расчете задаются ориентировочным значением КПД редуктора, скорости скольжения в передаче, определяют вращающие моменты.
По принятой величине скорости скольжения выбирают материал венца колеса и определяют допускаемое напряжение для этого материала.
По заданному передаточному числу определяют число заходов червяка и число оборотов колеса:

Полученное при расчете межосевое расстояние aw округляют до стандартных значений, определяют геометрические параметры передачи и уточняют их до стандартных значений. После этого определяют усилие в зацеплении и проводят проверку зубьев колеса полученной передачи на изгибную прочность.

Расчет червячной передачи по напряжениям изгиба

Расчет зубьев колеса по напряжениям изгиба производится аналогично расчету цилиндрических косозубых колес. При этом применяются поправочные коэффициенты, учитывающие параметры червячной передачи и более высокую прочность зубьев червячного колеса из-за их дугообразной формы.
Изгибная прочность зубьев червячного колеса в общем случае проверяется по формуле:

Читайте также:  Мощность полной линейной группы

где К F – коэффициент нагрузки, Y F – коэффициент формы зуба, который выбирается из справочных таблиц по приведенному числу зубьев zv 2 = z 2/cos γ.

Скорость скольжения в передаче уточняется по формуле:

v ск = √(v ч 2 + v к 2 ) = v ч/cos γ.

Здесь v ч и v к – скорости червяка и колеса соответственно.

Расчет геометрических параметров червячной передачи

Модуль передачи определяется после расчета межосевого расстояния по формуле:

Минимальное значение коэффициента диаметра червяка q из условия жесткости: q min = 0,212z 2 . Полученное значение уточняют по стандарту; при этом можно изменить z 2, увеличив или уменьшив на 1-2 зуба.

Ширина венца червячного колеса зависит от числа витков червяка:
при z 1 = 1 или 2 b 2 = 0,355aw;
при z 1 = 4 b 2 = 0,315a w.

Расчет остальных геометрических параметров червяка и червячного колеса представлен здесь.

Допускаемые напряжения для зубьев венца колеса зависят не только от применяемого материала (марки бронзы или чугуна), а также от способа отливки, твердости рабочей поверхности червяка и требуемой долговечности передачи.

Витки червяка, как правило, значительно прочнее, чем зубья колеса, поэтому на прочность не проверяются.

Тепловой расчет червячной передачи

Вследствие низкого КПД в червячных передачах во время работы выделяется большое количество теплоты. Мощность, потерянная на трение в зацеплении и в подшипниках, а также размешивание и разбрызгивание масла переходит в теплоту, которая нагревает детали передачи, стенки корпуса и масло. При этом через стенки корпуса тепло отдается в окружающую среду.
Если отвод теплоты недостаточен, передача нагревается, уменьшается вязкость масла, возникает опасность заклинивания и выдавливания масла.

Тепловой расчет червячной передачи проводят из условия теплового баланса: тепловыделение Q в должно равняться теплоотдаче Q о.

Тепловой поток (тепловыделение) передачи в одну секунду может быть определен по формуле (Вт):

Q в = 10 3 (1 – η)Р 1,

где η – КПД червячной передачи, Р 1 – мощность на червяке (кВт).

Теплоотдача наружной поверхности корпуса редуктора за одну секунду определяется по формуле (Вт):

где:
λ – коэффициент, учитывающий отвод тепла от днища редуктора через основание (металлическое, бетонное, кирпичное и т. п.); для бетонного и кипричного основания λ = 1;
А – площадь только той части поверхности корпуса, которая омывается внутри маслом или его брызгами, а снаружи воздухом (м 2 ). Поверхность днища корпуса не учитывают, так как она не омывается свободно циркулирующим воздухом;
t в – температура воздуха снаружи корпуса редуктора (обычно при расчетах принимается равной 20° С);
t м – температура масла в корпусе передачи (°С);
К Т – коэффициент теплопередачи, характеризующий тепловой поток, передаваемый в секунду одним квадратным метром поверхности корпуса при перепаде температур в один градус.

По условию теплового баланса Q в = Q о, т. е.:

10 3 (1 – η)Р 1 = К Т(t м – t в)×А(1 + λ),

откуда температура масла в корпусе червячной передачи при непрерывной работе без искусственного охлаждения может быть определена по формуле:

t м = t в + [10 3 (1 – η)P 1] / [K ТA(1 + λ)] ≤ [t м].

Если при расчете получают tм > [t м], то увеличивают поверхность охлаждения А, предусмотрев охлаждающие ребра или применяют искусственное охлаждение, например, обдув корпуса или охлаждение масла водой, проходящей по специальному теплообменнику.

Источник



Выбор мотор-редуктора

В данной статье содержится подробная информация о выборе и расчете мотор-редуктора. Надеемся, предлагаемые сведения будут вам полезны.

При выборе конкретной модели мотор-редуктора учитываются следующие технические характеристики:

  • тип редуктора;
  • мощность;
  • обороты на выходе;
  • передаточное число редуктора;
  • конструкция входного и выходного валов;
  • тип монтажа;
  • дополнительные функции.

Тип редуктора

Наличие кинематической схемы привода упростит выбор типа редуктора. Конструктивно редукторы подразделяются на следующие виды:

Червячный одноступенчатый со скрещенным расположением входного/выходного вала (угол 90 градусов).

Червячный двухступенчатый с перпендикулярным или параллельным расположением осей входного/выходного вала. Соответственно, оси могут располагаться в разных горизонтальных и вертикальных плоскостях.

Цилиндрический горизонтальный с параллельным расположением входного/выходного валов. Оси находятся в одной горизонтальной плоскости.

Читайте также:  Какова мощность у поезда

Цилиндрический соосный под любым углом. Оси валов располагаются в одной плоскости.

В коническо-цилиндрическом редукторе оси входного/выходного валов пересекаются под углом 90 градусов.

ВАЖНО!
Расположение выходного вала в пространстве имеет определяющее значение для ряда промышленных применений.

  • Конструкция червячных редукторов позволяет использовать их при любом положении выходного вала.
  • Применение цилиндрических и конических моделей чаще возможно в горизонтальной плоскости. При одинаковых с червячными редукторами массо-габаритных характеристиках эксплуатация цилиндрических агрегатов экономически целесообразней за счет увеличения передаваемой нагрузки в 1,5-2 раза и высокого КПД.

Таблица 1. Классификация редукторов по числу ступеней и типу передачи

Тип редуктора Число ступеней Тип передачи Расположение осей
Цилиндрический 1 Одна или несколько цилиндрических Параллельное
2 Параллельное/соосное
3
4 Параллельное
Конический 1 Коническая Пересекающееся
Коническо-цилиндрический 2 Коническая
Цилиндрическая (одна или несколько)
Пересекающееся/скрещивающееся
3
4
Червячный 1 Червячная (одна или две) Скрещивающееся
1 Параллельное
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический 2 Цилиндрическая (одна или две)
Червячная (одна)
Скрещивающееся
3
Планетарный 1 Два центральных зубчатых колеса и сателлиты (для каждой ступени) Соосное
2
3
Цилиндрическо-планетарный 2 Цилиндрическая (одна или несколько)
Планетарная (одна или несколько)
Параллельное/соосное
3
4
Коническо-планетарный 2 Коническая (одна) Планетарная (одна или несколько) Пересекающееся
3
4
Червячно-планетарный 2 Червячная (одна)
Планетарная (одна или несколько)
Скрещивающееся
3
4
Волновой 1 Волновая (одна) Соосное

Передаточное число [I]

Передаточное число редуктора рассчитывается по формуле:

I = N1/N2

где
N1 – скорость вращения вала (количество об/мин) на входе;
N2 – скорость вращения вала (количество об/мин) на выходе.

Полученное при расчетах значение округляется до значения, указанного в технических характеристиках конкретного типа редукторов.

Таблица 2. Диапазон передаточных чисел для разных типов редукторов

Тип редуктора Передаточные числа
Червячный одноступенчатый 8-80
Червячный двухступенчатый 25-10000
Цилиндрический одноступенчатый 2-6,3
Цилиндрический двухступенчатый 8-50
Цилиндрический трехступенчатый 31,5-200
Коническо-цилиндрический одноступенчатый 6,3-28
Коническо-цилиндрический двухступенчатый 28-180

ВАЖНО!
Скорость вращения вала электродвигателя и, соответственно, входного вала редуктора не может превышать 1500 об/мин. Правило действует для любых типов редукторов, кроме цилиндрических соосных со скоростью вращения до 3000 об/мин. Этот технический параметр производители указывают в сводных характеристиках электрических двигателей.

Крутящий момент редуктора

Крутящий момент на выходном валу [M2] – вращающий момент на выходном валу. Учитывается номинальная мощность [Pn], коэффициент безопасности [S], расчетная продолжительность эксплуатации (10 тысяч часов), КПД редуктора.

Номинальный крутящий момент [Mn2] – максимальный крутящий момент, обеспечивающий безопасную передачу. Его значение рассчитывается с учетом коэффициента безопасности – 1 и продолжительность эксплуатации – 10 тысяч часов.

Максимальный вращающий момент – предельный крутящий момент, выдерживаемый редуктором при постоянной или изменяющейся нагрузках, эксплуатации с частыми пусками/остановками. Данное значение можно трактовать как моментальную пиковую нагрузку в режиме работы оборудования.

Необходимый крутящий момент [Mr2] – крутящий момент, удовлетворяющим критериям заказчика. Его значение меньшее или равное номинальному крутящему моменту.

Расчетный крутящий момент [Mc2] – значение, необходимое для выбора редуктора. Расчетное значение вычисляется по следующей формуле:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

где
Mr2 – необходимый крутящий момент;
Sf – сервис-фактор (эксплуатационный коэффициент);
Mn2 – номинальный крутящий момент.

Эксплуатационный коэффициент (сервис-фактор)

Сервис-фактор (Sf) рассчитывается экспериментальным методом. В расчет принимаются тип нагрузки, суточная продолжительность работы, количество пусков/остановок за час эксплуатации мотор-редуктора. Определить эксплуатационный коэффициент можно, используя данные таблицы 3.

Таблица 3. Параметры для расчета эксплуатационного коэффициента

Тип нагрузки К-во пусков/остановок, час Средняя продолжительность эксплуатации, сутки
P2

Нельзя делать расчеты, используя приблизительное значение входной мощности, так как КПД могут существенно отличаться.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Расчет КПД рассмотрим на примере червячного редуктора. Он будет равен отношению механической выходной мощности и входной мощности:

ñ [%] = (P2/P1) x 100

где
P2 – выходная мощность;
P1 – входная мощность.

ВАЖНО!
В червячных редукторах P2 МОСКВА
Огородный проезд, д. 5, стр. 6
+7 (495) 966-07-07

пн-чт 9:00-18:00
пт 9:00-17:00
сб-вс выходной
Москва
(495) 966-07-07
msk@tehprivod.su
Санкт-Петербург
(812) 407-25-58
spb@tehprivod.su
Ростов-на-Дону
(863) 204-25-88
rostov@tehprivod.su
Нижний Новгород
(831) 280-83-24
nn@tehprivod.su
Казань
(843) 203-94-68
kazan@tehprivod.su
Минск
+375 17 552-14-03
minsk@tehprivod.su

Источник

Adblock
detector