9 Тепловой расчет редуктора
Тепловой расчет редуктора делают только для редукторов содержащих червячную передачу, так как основной вид трения этой передачи – трение–скольжения (и низкий КПД).
Условие работы без перегрева:
где tм – температура масла, ºС;
tв – температура окружающего воздуха, ºС;
Nч – мощность подводимая к червячной передаче, кВт;
η – КПД червячной передачи;
kt –коэффициент теплопередачи (kt≈11…17 Вт/м 2 ·ºС), Вт/м 2 ·ºС;
А – площадь теплоотдающей поверхности редуктора (включая все стенки, верх и дно редуктора), м 2 .
— допускаемый перепад температур между маслом и окружающим воздухом ( ).
Если при расчете получается , то возможны следующие способы охлаждения:
- применение ребер жесткости. К площади редуктора прибавляется 50% площади ребер жесткости;
- применение обдува. На ведущий вал устанавливается вентилятор, при этом, в расчете, коэффициент теплопередачи увеличивается на 50…100% (т.е. kt≈16,5…34 Вт/м 2 ·ºС);
- применение змеевика. В масляной ванне (в самом редукторе) ставится змеевик, по которому проходит вода, тем охлаждая масло.
9.2 Пример
Дано:
Редуктор червячный. КПД редуктора η=0,82. Мощность на ведущем валу Рч=5 кВт. Площадь теплоотдающей поверхности А=0,73 м 2 .
Решение:
Условие работы:
Температура больше допустимой , следовательно применяем ребра жесткости, при этом увеличивается площадь поверхности, на 0,2 м 2 .
Условие выполнено. Дополнительное охлаждение – не нужно.
10 Расчет валов
10.11 Проектировочный расчет валов
Предварительный расчет валов выполняется по формуле:
где Т – крутящий момент, Н·м;
— допускаемое напряжение на кручение (принимают пониженное значение МПа), МПа.
При наличии муфты на входном конце вала, диаметр, также, рассчитывается по формуле:
где dдв – диаметр вала двигателя, мм.
Из двух расчетов выбирается – больший.
Схема входного (выходного) вала:
dвх (вых) – входной выходной конец вала (рассчитывается по формуле 10.11 и 10.12); dупл= dвх (вых)+(1…3) мм. – диаметр под уплотнение (округляется до стандартного ряда диаметров); dподш= dупл+(1…4) мм. – диаметр вала под подшипники (принимается кратным 5); dступ= dподш+(3…8) мм – диаметр под ступицу колеса (округляется до стандартного ряда диаметров)
Рисунок 10.11 – Схема входного (выходного) вала
Схема промежуточного вала
dподш – диаметр под подшипник (рассчитывается по формуле 10.11 и 10.12 – кратно 5); dступ= dподш+(3…8) мм – диаметр под ступицу колеса (округляется до стандартного ряда диаметров)
Рисунок 10.12 – Схема промежуточного вала
Стандартный ряд диаметров:
10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 33; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130 и далее через 10 мм.
Пример 1:
Входной вал. Крутящий момент Т = 760 Н·м.
Решение:
Пример 2:
Промежуточный вал. Крутящий момент Т = 120 Н·м.
Решение:
Пример 3:
Входной вал. Крутящий момент Т = 125 Н·м. На входном конце муфта от двигателя АИР160М6
Решение:
По таблицам двигателей (приложение А) – диаметр вала двигателя dдв=48 мм.
Термическая мощность цилиндрических одноступенчатых горизонтальных редукторов типа ЦУ, кВт
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Об этом полезно знать:
Принципы уголовного процесса Стоит прочитать соответствующую главу учебника Принципы уголовного процесса &ndash.
Технология приготовление сложных горячих блюд из мяса Методы приготовления сложных горячих блюд из мяса. Методы и варианты комбинирования различных способов приготовления сложных блюд из.
Чрезвычайные ситуации социального характера Терроризм Современную международную обстановку, несмотря на позитивные изменения последнего десятилетия, трудно назвать стабильной.
Теория познания И. Канта Крупнейший философ, основатель немецкой классической философии, Иммануил Кант оказал огромное влияние на последующее развитие мировой.
Основные демографические показатели статистики и методы их расчета. Демография и ситуация в России Демография (от греч. demos — народ и grapho — писать) — наука о населении.
Методика выбора мотор-редуктора Brevini
ВНИМАНИЕ! Методика выбора планетарных редукторов и мотор-редукторов достаточно сложна.
Обращайтесь в нашу Техническую Службу для правильного подбора редуктора или мотор-редуктора для Вашего механизма.
Методика выбора планетарных редукторов для общепромышленного применения базируется на использовании таблиц п. 5.3
(см. стр. 35), которые отображают мощность и тип редуктора, в зависимости от частоты вращения выходного вала, и передаточное число, применительно к входной частоте (частота вращения вала стандартного 4-х полюсного электродвигателя, при работе от сети 50 Гц).
После того, как выполнен предварительный выбор типа и габарита редуктора, должны быть проверены следующие характеристики:
o Максимально допустимый кратковременно действующий (пиковый) крутящий момент
o Теплонагруженность редуктора (см. п. 5.2)
o Величины консольных нагрузок на входной и выходной валы (см. п. 6).
Для случаев, когда частота вращения вала быстроходной ступени отличается от значения 1400 об/мин, номинальная передаваемая редуктором мощность может быть вычислена следующим образом:
, кВт (эта формула применима при условии 700? n1? 1800)
Полученное значение далее используют для подбора редуктора.
Существуют три основных варианта условий работы редуктора:
Постоянная мощность
Выбор производится по требуемой мощности на выходном валу P2 для приводного механизма, с учетом коэффициента эксплуатации fs, приведенного в таблице. Выбранный редуктор должен удовлетворять следующим условиям:
Коэффициент эксплуатации fs учитывает количество пусков механизма, продолжительность суточной работы и характер нагрузки (легкая, умеренная, тяжелая), который определяется, исходя из соотношения приведенного момента инерции нагрузки и ротора электродвигателя (см. таблицу ниже).
Переменная мощность
В случае, когда нагрузка переменна во времени, значение требуемой мощности можно скорректировать, учитывая циклограмму нагрузки. Если, известны значения требуемой мощности P1,P2. Pn и соответствующие им периоды времени t1,t2. tn в процентном выражении, тогда эквивалентная мощность определяется как:
, где Pi должно удовлетворять следующему условию: 0,6·PN
Когда определены значения P2(экв) и fs, становится возможным подобрать редуктор, удовлетворяющий условию:
Однако, производя выбор, следует помнить, что значение пиковой мощности должно удовлетворять условию:
Малые скорости
Когда частота вращения тихоходного вала редуктора , выбор редуктора следует производить по лимитирующему крутящему моменту.
Методика выбора аналогична. Редуктор должен удовлетворять следующему условию: .
Значение коэффициента эксплуатации fs назначается, исходя из следующих данных:
· Число включений в час
· Время работы в сутки
Классификация нагрузки (без ударов; средние удары; сильные удары
Классификация внешней нагрузки
Расчет редукторов
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:
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:
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):
При расчете червячного редуктора к формуле (4) добавляется коэффициент Кч, который характеризует пространственную ориентацию червячной пары:
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 |
| 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 | |
| ПВ % | 100 | 60 | 40 | 25 | 15 |
|---|---|---|---|---|---|
| KПВ | 1,0 | 0,90 | 0,80 | 0,70 | 0,67 |
И последний шаг:
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,
где Тном – номинальный крутящий момент, получаемый на выходном валу. Данное значение можно найти в техническом описании редуктора.
В данной формуле Fном по аналогии берется из технической спецификации изделия, а Fвых.расч – из полученных нами значений (формула 6).
И последнее условие:
Здесь Р терм – термическая мощность из тех. описания редуктора; Кт – температурный коэффициент, который берется из таблицы:
| Способ охлаждения | Температура окружающей среды, С о | 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:
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.