Корзина
34 отзыва
Промконтроль
+38 067 116-74-74
Расчет и выбор редуктора
Карта

Расчет и выбор редуктора

19.05.11

От правильности выбора редуктора во многом зависит не только его надежность, но и долговечность.
Ошибки при расчете и выборе редуктора неизбежно 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.
Для тех кто желает получить больше информации по расчету различных приводов и редукторов мы рекомендуем обратиться на сайты студентов МАТИ и МВТУ им. Баумана.

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.
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 1) Уровень шума
— 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

 

  1. 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;
    2.2. При выборе габарита редуктора производиться расчет следующих параметров:
    1) Передаточное число

 

U= nвх/nвых (1)

 

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

Трасч =Ттреб х Креж, (2)

где
Ттреб — требуемый крутящий момент на выходном валу, Нхм (исходные данные, либо формула 3)
Креж – коэффициент режима работы

При известной мощности двигательной установки:

Ттреб= (Ртреб х U х 9550) / nвх, (3)

где
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

Коэффициент режима работы определяется как произведение коэффициентов:
Для зубчатых редукторов:

Креж=К1 х К2 х К3 х КПВ х Крев (4)

Для червячных редукторов:

Креж=К1 х К2 х К3 х КПВ х Крев х Кч (5)

где
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

Fвых. расч = Fвых х Креж, (6)

где
F вых — радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала (исходные данные), Н
Креж — коэффициент режима работы (формула 4,5)

  1. Параметры выбираемого редуктора должны удовлетворять следующим условиям:
    1)

 

Тном > Трасч, (7)

 

где
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
2)

Fном > Fвых. расч (8)

где
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.
3)

Р вх. расч < Р терм х Кт, (9)

где
Р вх. расч – расчетная мощность электродвигателя (формула 10), кВт
Р терм – термическая мощность, значение которой приводится в технических характеристиках редуктора, кВт
Кт — температурный коэффициент, значения которого приведены в таблице 6
Расчетная мощность электродвигателя определяется:

Р вх. расч= ( Твых х nвых) / (9550 х КПД), (10)

где
Твых — расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора (формула 2), Нхм
nвых — частота вращения выходного вала редуктора, об/мин
КПД — коэффициент полезного действия редуктора,
А) Для цилиндрических редукторов:
— одноступенчатых — 0,99
— двухступенчатых — 0,98
— трехступенчатых — 0,97
— четырехступенчатых — 0,95
Б) Для конических редукторов:
— одноступенчатых — 0,98
— двухступенчатых — 0,97
В) Для коническо-цилиндрических редукторов – как произведение значений конической и цилиндрической частей редуктора.
Г) Для червячных редукторов КПД приводиться в технических характеристиках для каждого редуктора для каждого передаточного числа.

ПРИМЕР ВЫБОРА РЕДУКТОРА Кинематическая схема

alt text

Транспортер для сыпучих материалов
Требуемый крутящий момент на выходном валу Ттреб, = 1800 Нхм
Асинхронный электродвигатель nвх, =1500 об/мин
Обороты на выходном валу редуктора nвых = 40 об/мин
Работа непрерывная, нереверсивная, толчки средней силы
Радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала F вых = 5000 Н
Средняя ежесуточная работа 7 часов
Количество включений в час до 10
Продолжительность включений с нагрузкой, ПВ 100%
Условия окружающей среды: температура до 30oС, условия отвода тепла – естественное охлаждение воздухом окружающей среды

Выбор типа редуктора
Исходя из расположения осей входного и выходного вала в пространстве, выбираем цилиндрический горизонтальный редуктор. Крепление редуктора на фундамент. Вариант сборки редуктора 12.
Выбор габарита редуктора
1) Передаточное число редуктора (формула 1)

U = 1500/40= 37,5

По таблице 1 выбираем передаточное отношение редуктора 40. Это передаточное отношение имеют редукторы 1Ц2У, РМ, РЦД, Ц2, 1Ц3У, Ц3У… (Н), Ц3Н
2) Определим коэффициент режима работы (формула 4)

Креж= 1,0 х 1,0 х 1,2 х 1,0 х 1,0 = 1,2

3) Расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора (формула 2)

Трасч = 1800 х 1,2 = 2160 Нхм

4) Расчетная радиальная консольная нагрузка (формула 6)

Fвых. расч = 5000 х 1,2 = 6000 Н

5) Исходя из соблюдения условия формулы 7,8, наиболее эффективно использование в данном приводе редуктора 1Ц2У-200-40-12 со следующими характеристиками: Тном = 2500 Нхм; Fном = 12500 Н.

Предыдущие статьи