Выбор редуктора (1 часть)

16 октября 2013

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 криволинейнымизубьями.

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 т_еи 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 перекрытиявыше, 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.

Червячныепередачи обладаютсвойством самоторможения. Это свойство состоит в том, что движение может передаваться только от червяка к червячному колесу, что очень важно в грузоподъемных механизмах, так как этодает 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 такойпередачи:

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 HRC45 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, Т_{ВЫХ.ТРЕБ.,} Н*м.
Частота вращения выходного вала редуктора, n_ВЫХ,об/мин.
Частота вращения входного вала редуктора, n_ВХ,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 F_{ВЫХ.ТРЕБ.} и входного вала F_{ВХ.ТРЕБ.,}Н.

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

? Передаточное отношение редуктора:

? Расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора:

Т_{ВЫХ.РАСЧ.} = Т_{ВЫХ.ТРЕБ.}* К_УР,(3)

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

? Расчетная мощность двигателя:

где Р_{ВХ.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
Ведущая машина	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 К_ПВ.

ПВ %	100	60	40	25	15
КПВ	1,0	0,90	0,80	0,7	0,67

Продолжение следует... (здесь)

Метки: редуктор

← Ремонт винтового компрессора

Выбор редуктора (2 часть) →

Выбор редуктора (1 часть)

Закажите звонок