Расчет редукторов
Расчет редуктора
Надежность редуктора и его срок службы определяется тем, насколько верный выбор Вы сделали при покупке оборудования. Поломка редуктора, его неправильное функционирование и, как следствие, дополнительные финансовые затраты – всё это может указывать на различные ошибки, которые были допущены при расчете редуктора. Кроме того, у верно подобранного редуктора срок службы значительно выше: для редукторов цилиндрического типа он составляет 10-15 лет, а для червячных – 7-9 лет. Следовательно, наиболее рациональное решение при выборе подобного оборудования – доверить расчет редуктора высококвалифицированным специалистам, которые не забудут учесть такие факторы, как степень допустимого нагрева или температурные условия эксплуатации редуктора. Наши сотрудники с удовольствием помогут Вам сделать правильный выбор и подобрать подходящий под конкретные цели редуктор. Для этого Вы можете воспользоваться функцией онлайн-консультации, заказать бесплатный звонок или оставить заявку на почте info@saluteh.by. Получите профессиональную консультацию от наших специалистов тем способом, которым Вам удобно!
Можно выделить три основных шага при расчете редуктора. Необходимо:
- Выбрать тип редуктора;
- Выбрать типоразмер редуктора и требуемые характеристики;
- Произвести проверку всех проделанных расчетов.
Выбираем тип редуктора
Для того, чтобы определиться с типом редуктора, нужно рассмотреть пространственное расположение всех механизмов, которые присоединяются к редуктору, их места креплений и способы монтажа.
-
Цилиндрические редукторы:
- Горизонтальный тип такого редуктора подходит для схем, в которых оси входного и выходного валов между собой параллельны и при этом находятся в одной плоскости (а именно, горизонтальной);
- У вертикального цилиндрического типа оси редуктора должны располагаться в одной вертикальной плоскости;
- Планетарный или соосный цилиндрический тип используется в том случае, если оси валов находятся в разных плоскостях, но при этом расположены на одной прямой.
- Коническо-цилиндрические редукторы применяются только для тех схем, где оси валов находятся в одной плоскости (горизонтальной) и перпендикулярны друг другу.
-
Червячные редукторы:
- Оси одноступенчатого червячного редуктора должны скрещиваться под прямым углом и лежать в разных плоскостях;
- У двухступенчатого червячного редуктора оси валов пересекаются под прямым углом или параллельны друг другу, но при этом обязательно лежат в разных плоскостях.
Более того, в зависимости от области применения редуктора могут оказать влияние такие факторы, как:
- Громкость работы (самый «тихий» - червячный редуктор);
- КПД или коэффициент полезного действия (самые эффективные в плане работы считаются планетарные редукторы, в то время как у двухступенчатых червячных редукторов КПД самый низкий);
- Стоимость в относительном эквиваленте (планетарные редукторы считаются самыми недорогими).
Также, производя расчет червячного редуктора, следует учитывать тот факт, что его использование в большей мере оправдано при повторяющихся кратковременных режимах эксплуатации.
Определяем габариты редуктора
Прежде всего, нужно рассчитать передаточное число по формуле:
U=nвх/nвых (1)
где nвх – количество оборотов входного вала редуктора, об/мин, а nвых - выходного вала.
Рекомендуется учитывать, что режим эксплуатации, при котором частота вращения вала редуктора на входе меньше 900 об/мин, обеспечивает его наиболее продолжительную безотказную работу.
Ниже представлена таблица, по которой необходимо определить тип редуктора в соответствии с полученным передаточным числом, округленным до целого значения.
Тип редуктора | Диапазон передаточных чисел |
---|---|
Цилиндрический одноступенчатый | 2...6,3 |
Цилиндрический двухступенчатый | 8...50 |
Цилиндрический трехступенчатый | 31,5...200 |
Червячный одноступенчатый | 8...80 |
Червячный двухступенчатый | 100...4000 |
Коническо-цилиндрический одноступенчатый | 6,3...28 |
Коническо-цилиндрический двухступенчатый | 28...180 |
После этого необходимо рассчитать крутящий момент вала на выходе. Для этого используется формула:
Трасч =Ттреб х Креж (2)
Здесь Ттреб – крутящий момент выходного вала, который требуется для выполнения редуктором своих функций; а Креж – коэффициент используемого режима эксплуатации.
Используя значение мощности установки, можно найти Ттреб, если оно не задано технической спецификацией редуктора:
Ттреб= (Р х U х 9550 х КПД)/ nвх (3)
Здесь Р – мощность установки, кВт; U – передаточное число, которое было рассчитано нами выше.
Для определения Креж применяется несколько формул в зависимости от вида редуктора. Обычно используется следующая формула (например, для зубчатого редуктора):
Креж=К1 х К2 х К3 х КПВ х Крев (4)
При расчете червячного редуктора к формуле (4) добавляется коэффициент Кч, который характеризует пространственную ориентацию червячной пары:
Креж=К1 х К2 х К3 х КПВ х Крев х Кч (5)
В формулах (4) и (5) применяются коэффициенты, взятые из таблиц, приведенных ниже:
- для коэффициента характеристик установки К1
Ведущая машина | 1-ый тип | 2-ой тип | 3-ий тип | 4-ый тип |
---|---|---|---|---|
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 |
К первому типу оборудования относятся различные генераторы, центробежные насосы и компрессоры, вентиляторы и фильтрующие установки, винтовые и стреловые механизмы, а также конвейеры с равномерной нагрузкой.
Второй тип включает в себя лебедки и прочие подъемные механизмы, бетоносмесители, водоочистные устройства, различные резаки и дробилки, а также конвейеры с неравномерной нагрузкой.
Третий тип оборудования – это, прежде всего, пробойные прессы, компрессоры с одним цилиндром и лесопильные установки.
К последнему типу можно отнести различные установки и устройства, используемые для изготовления резинотехнических пластмасс, и смесительное оборудование.
-
для коэффициента, характеризующего длительность работы, К2
Ежедневное пользование, ч/сут < 2 < 8 < 16 > 16 K2 0,9 1,0 1,12 1,25 -
для К3, указывающего на число запусков
Количество запусков в час 1 < 20 < 40 < 80 < 160 > 160 Коэффициент характеристики двигателя, K1 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 -
для коэффициента КПВ, который характеризует такой показатель, как длительность сессии (или продолжительность включений)
ПВ % 100 60 40 25 15 KПВ 1,0 0,90 0,80 0,70 0,67 - Крев берется исходя из реверсивности работы, т. е. для реверсивной работы данный коэффициент будет равняться 0,75, в противном случае – 1,0
- Коэффициент Кч учитывается только в том случае, когда производится расчет червячного редуктора. При этом Кч = 1 в том случае, когда червячная пара расположена под колесом, Кч = 1,2 при расположении червяка над колесом, Кч = 1,1 - сбоку.
И последний шаг:
Fвых.расч = Fвых х Креж (6)
Fвых – радиальная консольная нагрузка, определяемая для центра посадочной части выходного вала. Коэффициент Креж рассчитан выше с помощью формул (4) и (5).
Проверяем расчеты
Если все произведенные расчеты оказались верны, а подсчитанные нами значения сходятся, то должны выполняться три условия. Во-первых,
Тном > Трасч, (7)
где Тном – номинальный крутящий момент, получаемый на выходном валу. Данное значение можно найти в техническом описании редуктора.
Во-вторых,
Fном > Fвых.расч (8)
В данной формуле Fном по аналогии берется из технической спецификации изделия, а Fвых.расч – из полученных нами значений (формула 6).
И последнее условие:
Р вх.расч < Р терм х Кт (9)
Здесь Р терм – термическая мощность из тех. описания редуктора; Кт – температурный коэффициент, который берется из таблицы:
Способ охлаждения | Температура окружающей среды, Со | Продолжительность включения, ПВ %. | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
100 | 80 | 60 | 40 | 25 | ||
Без постороннего охлаждения | 10 | 1,12 | 1,34 | 1,57 | 1,79 | 2,05 |
20 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | |
30 | 0,88 | 1,06 | 1,23 | 1,41 | 1,58 | |
40 | 0,75 | 0,9 | 1,05 | 1,21 | 1,35 | |
50 | 0,63 | 0,76 | 0,88 | 1,01 | 1,13 | |
Спираль водяного охлаждения | 10 | 1,1 | 1,32 | 1,54 | 1,76 | 1,98 |
20 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | |
30 | 0,9 | 1,08 | 1,26 | 1,44 | 1,62 | |
40 | 0,85 | 1,02 | 1,19 | 1,36 | 1,53 | |
50 | 0,8 | 0,96 | 1,12 | 1,29 | 1,44 | |
Охлаждение обдувом | 10 | 1,15 | 1,38 | 1,61 | 1,84 | 2,07 |
20 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | |
30 | 0,9 | 1,08 | 1,26 | 1,44 | 1,82 | |
40 | 0,8 | 0,96 | 1,12 | 1,29 | 1,44 | |
50 | 0,7 | 0,84 | 0,98 | 1,12 | 1,26 | |
Водяное охлаждение и обдув | 10 | 1,12 | 1,34 | 1,57 | 1,79 | 2,05 |
20 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | |
30 | 0,92 | 1,1 | 1,29 | 1,47 | 1,66 | |
40 | 0,83 | 1,0 | 1,16 | 1,33 | 1,5 | |
50 | 0,78 | 0,94 | 1,09 | 1,25 | 1,4 |
Р вх.расч – это мощность электродвигателя, которая рассчитывается по формуле:
Р вх.расч=( Твых х nвых)/(9550 х КПД) (10)
КПД редуктора зависит от его типа и количества ступеней. Таким образом, для редуктора цилиндрического типа с одной ступенью КПД будет равен 0,99, с двумя – 0,98, с тремя – 0,97, с четырьмя – 0,95. Одноступенчатый конический редуктор обладает КПД, равным 0,98, двухступенчатый – 0,97. Коэффициент полезного действия коническо-цилиндрического редуктора определяется умножением значений, приведенных для конического и цилиндрического редуктора по отдельности. КПД червячных редукторов можно посмотреть в техническом описании, при этом для каждого передаточного числа будет свое определенное значение.