Что такое кпд редуктора

Определение кпд редуктора

Потери мощности в червячном зацеплении складываются из потерь на трение в зацеплении, трение в подшипниках и гидравлических потерь на размешивание и разбрызгивание масла. Главную часть потерь составляют потери в зацеплении, зависящие от точности изготовления и сборки, жесткости всей системы (особенно жесткости вала червяка), способа смазки, материалов червяка и зубьев колеса, шероховатости контактных поверхностей, скорости скольжения, геометрии червяка и других факторов.

Общий КПД червячного редуктора

где η_п – КПД, учитывающий потери в одной паре подшипников, для подшипников качения η_п = 0,99…0,995;

n – число пар подшипников;

η_п = 0,99 – КПД, учитывающий гидравлические потери;

η₃ – КПД, учитывающий потери в зацеплении и определяющийся по уравнению

где φ – угол трения, зависящий от материала червяка и зубьев колеса, шероховатости рабочих поверхностей, качества смазки и скорости скольжения.

Опытное определение КПД редуктора основано на одновременном и независимом измерении крутящих моментов Т₁ на входном и Т₂ на выходном валах редуктора. КПД редуктора можно определить по уравнению

где Т₁ – крутящий момент на валу электродвигателя;

Т₂ – крутящий момент на выходном валу редуктора.

Опытные значения крутящих моментов определяются по зависимостям

где μ₁ и μ₂ – тарировочные коэффициенты;

k₁ и k₂ – соответственно показания индикаторов измерительных устройств двигателя и тормоза.

Порядок выполнения работы

Подсчитать число зубьев колеса, число витков червяка и измерить диаметр вершин витков червяка. Результаты расчетов и измерений занести в табл. 8.1 отчета.
По данным табл. 8.1 отчета построить кинематическую схему червячной передачи, для чего использовать условные обозначения, показанные на рис. 8.2 (ГОСТ 2.770–68).

Рис. 8.2. Условное обозначение червячной передачи с цилиндрическим червяком

Включить электродвигатель и поворотом ручки 10 потенциометра (см. рис. 8.1) установить частоту вращения вала электродвигателя n₁ = 1200 мин -1 .
Установить стрелки индикаторов в нулевое положение.
Поворотом ручки 8 потенциометра нагружать редуктор различными моментами Т₂.

Снятие показаний индикатора измерительного устройства электродвигателя должно производиться при выбранной частоте вращения электродвигателя.

Записать в табл. 8.2 отчета показания индикатора.
По формулам (8.8) и (8.9) вычислить значения Т₁ и Т₂. Результаты вычислений занести в ту же таблицу.
По данным табл. 8.2 отчёта построить график при .
Аналогичным способом провести опыты при и переменной частоте вращения. Опытные данные и результаты расчетов занести в табл. 8.3 отчета.
Построить график зависимости при .

Образец оформления отчета

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»

Лабораторная работа № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА

Цель работы: 1. Определение геометрических параметров червяка и червячного колеса.

7.4. Кпд редуктора

Типичными потерями в понижающем редукторе являются потери в зубчатом зацеплении, подшипниках и уплотнительных кольцах, а также потери на перемешивание масла. Червячным и спироидным редукторам присущи повышенные потери. Чем выше скорость редуктора, чем больше потери. В цилиндрических, плоских, конических и планетарных редукторах КПД зубчатого зацепления одной ступени составляет от 0,97 до 0,98, в червячных и спироидных редукторах – в зависимости от исполнения – между 0,3 и 0,9. в течение времени приработки КПД червячных и спироидных радукторов может уменьшиться еще на 15%.

Если КПД меньше 0,5, то редуктор статически самотормозящийся. Такой привод может использоваться только тогда, когда обратный момент отсутствует или он настолько мал, что не может привести к поломке редуктора.

7.5. Скорость

Скорость выходного вала может быть сколь угодно малой. при использовании сдвоенного редуктора можно получить скорость 0,01 об/мин и меньше.

Приложения

Ассоциация Европейских изготовителей ЭД (СЕМЕР) пришла к добровольному соглашению с Европейской комиссией относительно эффективности производимой продукции. Это соглашение является обязательным для всех изготовителей. Предписываемые значения КПД всех 2- и 4-полюсных трехфазных двигателей в диапазоне мощности 1,1-90 кВт повышаются. Это соглашение определяет соответствующие минимальные значения КПД двигателей двух категорий: EFF 1 и EFF 2. Все двигатели с более низким КПД отходят к категории EFF 3 и не подлежат спецификации. Изготовители измеряют КПД по методу отдельных потерь (IEC34-2). Двигатели категорий EFF 1 и EFF 2 идентифицируются как энергосберегающие, а их категория отмечается на заводской табличке. (Все 4-полюсные 3-фазные двигатели SEW отвечают требованиям EFF 2).

Типы защиты по en 60034, часть 5, и en 60529

Общее обозначение типа защиты (International Protection Class) – IP

1-я цифра: защита от попадания посторонних предметов

2-я цифра: защита от попадания воды

Система обозначений IP соответствует ГОСТ 14254-80 и ГОСТ 1794-72

Защита от прикосновения

Защита от попадания посторонних предметов

Защита от попадания воды

От прикосновения большой площади (рукой)

От предметов размером более 50 мм

От водяных капель, падающих вертикально

От прикосновения пальцами

От предметов размеров более 12 мм

От вертикально падающих капель и брызг под наклоном до 15 0 к перпендикуляру

От прикосновения предметами или проволокой диаметром более 2,5 мм *)

От предметов размером более 2,5 мм

От вертикально падающих капель и брызг под наклоном до 60 0 к перпендикуляру

От прикосновения предметами или проволокой диаметром более 1 мм *)

От малых твердых предметов (более 1 мм)

От капель воды со всех сторон

От прикосновения вспомогательными средствами любого типа *)

От осаждения пыли внутри

От струй воды со всех сторон

От прикосновения вспомогательными средствами любого типа

От попадания любой пыли

Защиты при погружении в воду

Защита при длительном погружении в воду

*) Не относится к вентиляторам электрических машин

Стандартное исполнение защиты двигателей SEW: IP 54. По заказу обеспечиваются повышенные степени защиты IP 55 и IP 65.

Классы защиты повышенной безопасности:

EExe (повышенная безопасность)

EExed (двигатель повышенной безопасности, взрывозащищенный тормоз)

Новая директива 94/9/EG (АТЕХ 100а) унифицировала отдельные нормативы, определявшие степень взрывобезопасности оборудования и комплектующих на всей территории Европейского Союза. В соответствии с АТЕХ 100а обозначены:

I – для использования в подземных разработках; II – для всех остальных областей

М – для группы I; 1, 2 или 3 – для группы II

тип взрывоопасной атмосферы:

G – для газа; D – для пыли

3-фазные двигатели SEW поставляются в категориях 2G, 3G и 3D.

Уровень вибрации двигателей IEC 34 (EN 60034)

Двигатели SEW отбалансированы согласно уровню вибрации «N». Низковибрационное исполнение «R» для 4-, 6- и 8-полюсных двигателей.

Дополнительная инерционная масса Z (инерционная крыльчатка)

Двигатель может оснащаться дополнительной инерционной массой Z (инерционной крыльчаткой), что обеспечивает более плавные запуск и торможение при работе двигателей от сети. Это придает двигателю дополнительный момент инерции. Инерционная крыльчатка устанавливается вместо стандартной; внешние габаритные размеры двигателя не изменяются.

Вентилятор принудительного охлаждения

Рекомендуется использовать в следующих случаях:

Приводы, работающие с большим количеством включений
Приводы с дополнительной инерционной массой (инерционной крыльчаткой)
Приводы с управлением от преобразователя с диапазоном регулирования свыше 1:20
Приводы с управлением от преобразователя, сохраняющие номинальный вращающий момент при низкой частоте вращения или в положении останова

независимость от величины нагрузки, отсутствие износа
отсутствие потерь мощности, т.е. высокий КПД
отсутствие ограничений для величины вращающего момента при разгоне и номинального вращающего момента. отсутствие ограничений для количества включений двигателя
минимальная кабельная проводка
возможность использования с любыми стандартными двигателями

MOVITRAC MC07: Компактный и недорогой ПЧ для диапазона мощности 0,37 – 3,0 кВт. Подключение к однофазным и трехфазным сетям на 230 В~.
MOVITRAC MC31C: Компактный ПЧ для диапазона мощности 0,55 – 55 кВт с дополнительным оборудованием для модульного расширения. Подключение к трехфазным сетям на 230 В~ и 400-500 В~.
MOVIDRIVE compact MCF/MCV40/41А: Компактный и высокоэффективный преобразователь для динамических приводов в диапазоне мощности 1,5 – 90 кВт. Подключение к трехфазным сетям на 230 В~ и 400- 500 В~.
MOVIDRIVE MDF/MDV60A: Высокоэффективный приводной преобразователь для динамических приводов в диапазоне мощности 1,5 – 90 кВт. Широкий диапазон применения благодаря различному дополнительному оборудованию расширения технологических и коммуникационных возможностей. Подключение к трехфазным сетям на 230 В~ и 400- 500 В~.

Справочная информация. Что такое редукторы и где они применяются

Редукторы предназначены для увеличения крутящего момента двигателей за счет уменьшения скорости вращения. Широкое применение редукторов обусловлено тем, что все распространенные типы двигателей (ДВС, электродвигатели и турбины) имеют должный КПД только при большой скорости вращения, в то время как для большинства механизмов, наоборот, требуются низкие скорости вращения. Именно поэтому прибегают к помощи понижающего редуктора, которых предложено множество вариантов конструкций под любые задачи. По этой же причине широко выпускаются почти только понижающие редукторы. Соотношение числа оборотов входного и выходного вала называется, как «передаточное число», оно составляет от 1:2, до 1:2500. Редукторы с передаточным числом более 2500 не изготавливаются массово ввиду низкого спроса.

Покупка редукторов — долговременное вложение в промышленное оборудование. Срок их службы составляет 7-15 лет. В процессе эксплуатации требуется лишь периодическая замена масла в картере и соблюдение технологических режимов (нагрузка, охлаждение, скорость вращения на первичном валу).

Срок службы редукторов общепромышленного исполнения:

Наименование показателя

Модель редуктора

Значение показателя, ч

90% ресурс передач и валов

Конический, цилиндрический, коническо-цилиндрический, планетарный

90% ресурс подшипников

Червячный, глобоидный, волновой

Конический, цилиндрический, коническо-цилиндрический, планетарный

КПД, соотношение мощности и веса

КПД редуктора рассчитывается, как отношение мощности на входе и на выходе. Потери будут в шестеренчатых передачах любой конструкции, редукторов без потерь не существует. По этой причине, везде, где возможно, привод стараются делать напрямую от электродвигателей, без использования редукторов, но во многих случаях, это невозможно. Если привод имеет большую мощность, то целесообразно применение цилиндрического, либо планетарного редуктора. Эти два типа конструкции имеют наиболее высокий КПД.

Хорошие редукторы имеют КПД 95-97%. Потери каждой ступени — не более 2-3%. Например, трехступенчатый редуктор будет иметь КПД 88%, так как каждая ступень шестеренчатых передач «съедает» 3% мощности. Дополнительные ступени делаются для повышения передаточного числа. Несмотря на то, что они снижают КПД, замены многоступенчатой схеме нет. Другими путями получить большое передаточное отношение, сохранив компактные размеры редуктора, невозможно.

Тип редуктора	Показатель КПД в %
Червячный	85
Волновой	93
Конический	96
Цилиндрический	97
Планетарный	93

Помимо значения КПД для редуктора важно соотношение передаваемой мощности и веса. Если гнаться только за КПД, то соотношение мощности и веса окажется просто неприемлемым даже для стационарных промышленных конструкций. Необходим баланс этих характеристик. Наибольшее соотношение передаваемой мощности к собственному весу у планетарных редукторов. Благодаря этому качеству планетарными редукторами оснащаются вертолеты и турбовинтовые самолеты. Их же применяют для привода различных установок, где важен малый вес. Например, стационарные бетономешалки комплектуются цилиндрическими редукторами, а автобетоносмесители — планетарными. Перспективна схема планетарной коробки передач автомобиля, но пока что, автостроительные корпорации придерживаются цилиндрической схемы КПП.

Редукторы для промышленного оборудования

Подавляющее большинство редукторов выпускается для промышленного оборудования. Ими комплектуется не только вся станочная база, но и грузоподъемные устройства, краны, вспомогательные механизмы ТЭС, нефтяные качалки, буровые установки. Общепромышленная схема пригодна почти везде. Исключение составляют специальные редукторы. В их категорию попадают механизмы, где передаточное отношение больше 80. Оно требует особой конструкции. В общепромышленном исполнении изготавливаются редукторы со всеми типами зубчатых передач:

Волновые с гибкими шестернями.
Цилиндрические.
Планетарные.
Червячные и глобоидные.
Конические, коническо-цилиндрические.

Общепромышленные редукторы предназначены для эксплуатации с общепромышленными электродвигателями. Наиболее распространены двигатели без щеточного узла, поэтому их скорость вращения кратна сети 50 Гц. Большинство редукторов имеют ограничение на скорость вращения входного вала в 1500 об/мин. При более высокой скорости увеличиваются потери, возникает недопустимо большой уровень шума и нагрева масла в картере.

Шестеренчатые передачи требуют смазки, как подшипников, так и зубчатых венцов. Наиболее целесообразна для них компоновка в герметичном картере с частичным заполнением маслом. Именно такое исполнение имеют общепромышленные редукторы. Картер изготавливается из чугуна, реже — из алюминия. Снаружи он окрашивается в синий цвет после пескоструйной обработки. Состав краски — алкидная эмаль (для климатического исполнения У1 и У2). В производстве используются унифицированные подшипники и шестерни.

Типовые сферы применения различных типов редукторов

Цилиндрический редукторы — все промышленные механизмы, работающие в длительном режиме и требующие большой мощности: металлургия, энергетика, привод прокатных станов. Также: экскаваторные лебедки, угольная и горнорудная промышленность, дробильные устройства и крановый привод (механизмы перемещения и грузоподъемные лебедки). Металлообрабатывающие станки тоже приводятся от цилиндрических редукторов.
Червячные редукторы — циклически работающие устройства: подача на станках, привод промышленных манипуляторов, сборочных роботов, регулировочных устройств, дозаторов и смесителей. Червячные редукторы используются для привода транспортеров, конвейеров, сортировочного оборудования и различных устройств, требующих самоторможения. КПД червячной передачи не позволяет передавать чрез нее большую мощность, поэтому сфера применения редукторов данного типа — устройства малой и средней мощности.
Глобоидные редукторы (вариант червячной передачи) — пассажирские лифты, грузовые лифты, подъемники различной конструкции для людей и грузов. КПД глобоидного редуктора еще ниже, чем червячного, поэтому их установка целесообразно только там, где требуется высочайшая надежность привода.
Планетарные редукторы — легкие и компактные приводные системы, где требуется минимальный вес и объем. К таковым относятся механизмы на транспорте: автобетоносмесители, буровые станки, редукторы для самолетов и вертолетов. Сейчас, благодаря удешевлению производства червячные редукторы приходят в металлообработку. Соосность входного и выходного вала делает их очень удобным вариантом для применения на любых станках.
Червячные двухступенчатые редукторы — сортировочное оборудование, сложные сборочные линии, системы, требующие очень медленного вращения. Передаточное число двухступенчатого червячного редуктора может достигать нескольких тысяч раз. За минуту выходной вал поворачивается лишь на несколько градусов. Для передачи больших мощностей подобная схема не пригодна.
Волновые редукторы — промышленные роботы-манипуляторы, станки с пониженным уровнем шума, привод установок на транспорте, легкие буровые станки. Волновые редукторы устанавливаются в автомобильные лебедки, тельферы, краны, грузоподъемные устройства. Их применение целесообразно, когда более дешевые и эффективные планетарные редукторы не подходят по массогабаритным показателям.
Коническо-цилиндрические редукторы — мощные транспортеры, элеваторы, промышленное оборудование, требующее низких скоростей вращения, но, где из-за большой мощности червячные редукторы не подходят. Дополнительная коническая пара шестерен обеспечивает выгодное расположение электродвигателя — вдоль корпуса, а не поперек.
Конические редукторы. Обладают малым передаточным числом — 2-7 раз. Из-за этого сфера применения очень узкая. Их используют в приводе вентиляторов градирен, скоростных элеваторов, и в системах комбинированного привода, например, в паре с цепной, фрикционной или червячной передачей.

Червячный редуктор как основной элемент привода

Отдельная категория редукторов используется для привода регулировочных устройств автоматики, противопожарных клапанов, управления топливными системами. От исправности этого оборудования зависит сохранность целых предприятий, безопасность труда тысяч человек. Оптимально применение червячных редукторов специального исполнения с высокой степенью защиты. При производстве рассчитывается многократный запас прочности, используется нержавеющая сталь, специальные масла. Герметичный корпус пломбируется, обслуживание проводится строго по графику.

Цилиндрический редуктор — основной тип привода для промышленного оборудования

В цилиндрических редукторах используются прямозубые или косозубые шестерни, установленные на параллельных валах. Название «цилиндрический» связно с формой шестерней. Они могут иметь значительную толщину, что делается для увеличения площади соприкосновения зубьев, благодаря чему передаваемая нагрузка возрастает. Пример цилиндрического многоступенчатого редуктора — автомобильная КПП. Все валы в ней расположены параллельно и использованы только цилиндрические шестерни. Точно также и в промышленных редукторах: параллельно закрепленные валы на подшипниках и 1-4 ступени цилиндрических шестерен. Каждая ступень обеспечивает понижение частоты вращения до 10-и раз. Передаточное число последующей ступени умножается на предыдущую, или сумму предыдущих ступеней. Например, двухступенчатый редуктор с двумя ступенями по 7 обеспечит передаточное число 49 раз.

Параллельные валы и цилиндрические шестерни легки в обслуживании, замене подшипников и подборе запчастей, легко проводить измерения зазоров, определять степень износа и остаточный ресурс оборудования. Благодаря всем этим качествам и самому высокому КПД цилиндрические редукторы стали основным типом для промышленного оборудования. Везде, где можно, стараются использовать именно эту конструкционную компоновку.

Смазка и охлаждение редукторов

Шестеренчатые передачи требуют постоянной смазки. Картер редуктора заливается минеральным, либо синтетическим маслом с присадками. В сравнении с автомобильными двигателями режим работы намного более щадящий, поэтому замена масла требуется реже, чем в ДВС, а ресурс работы выше. Обычные цилиндрические, планетарные и коническо-цилиндрические редукторы идеально смазываются простым минеральным маслом общего применения. Никаких добавок в него вносить не требуется. Применение специальных сортов необходимо для червяных редукторов, которые интенсивно нагреваются во время работы. Частый случай — установка промышленного оборудования с редукторами в не отапливаемых цехах. Тогда подбирается зимние сорта масла, которые не меняют вязкость при низкой температуре.

Охлаждение большинства моделей редукторов — воздушное пассивное. Если применена компоновка мотор-редуктора, то частый вариант — активное воздушное охлаждение. В этом случае герметичный картер обдувается вентилятором устройства охлаждения электродвигателя. Маслонаполненный картер остается герметичным и не подвергается действию пыли. Иногда для охлаждения страиваются змеевики.

Обслуживание и ремонт редукторов

В ответственном производственном оборудовании установки, где используются редукторы, оснащены счетчиком часов работы. Технический ресурс редуктора, необходимость проведение его обслуживания считается по этим данным. Даже при отсутствии таких счетчиков наработку легко определить, подсчитав среднее время работы за смену и количество смен (месяцев, лет) работы. После определения времени работы, нужно обратиться к документации производителя и назначить сроки проведения ТО, указанного в инструкции по эксплуатации. Типовые операции по обслуживанию:

Замена масла в картере.
Замена фильтрующих масло элементов (при их наличии).
Измерение зазоров в подшипниках.
Измерение люфта шестерен.
Замена прокладок картера при открытии крышек.
Проверка натяжения болтов крепления и болтов муфт на валах.

Техническое обслуживание, в том числе и ремонт с заменой изношенных шестерен и подшипников, проводится задолго до возникновения неисправностей редуктора. Данная мера необходима только для ответственного производственного оборудования, поломка которого угрожает безопасности. В других случаях, например, редуктор привода транспортера или элеватора, обслуживание проводится по графику, а ремонт с заменой запчастей — по факту неисправности.

Способы монтажа редукторов

Вращающиеся механизмы монтируются только на подшипниках, но сами подшипники требуют очень надежной и точно установленной опоры. Этим требованиям полностью отвечают два способа монтажа редукторов, получивших всеобщее распространение: фланцевый (торцевой) и на плоской платформе. Фланцевое крепление — универсальный метод очень прочного соединения. Он используется в аппаратуре высокого давления, трубопроводах, химических реакторах. При подборе определяется расстояние между центрами отверстия по окружности (под болты фланца) и центром выходного вала. Также учитывается диаметр валов.

Крепление редуктора на плоской платформе более удобно с точки зрения обслуживания, осмотра и охлаждение редуктора. Тепло от нагретого картера не будет передаваться приводимой установке. Производитель указывает положение, в котором может работать редуктор. Большинство моделей допускают различный наклон при монтаже, но картер все равно должен быть расположен крышкой верх. Несоблюдение положения при монтаже приведет к нарушению смазки и резкому снижению сроку службы.

Правила выбора редуктора

Покупку редукторов проводят в связи с изготовлением нового промышленного оборудования либо при модернизации имеющихся на предприятии технологических линий. Необязательно приобретать точно такой редуктор, который был установлен на модернизируемом оборудовании ранее. Достаточно лишь обеспечить техническую совместимость по основным параметрам:

Допустимый крутящий момент на выходном валу.
Скорость оборотов вала на входе (на первичном валу).
Тип режима работы: продолжительный, повторно-кратковременный.
Климатическое исполнение.
Габаритные размеры, тип крепления (крепление на плоской поверхности легче адаптировать, чем фланцевое).

Всего пять основных параметров позволяют подобрать любой редуктор. По вопросам покупки приводных систем обращайтесь в наш отдел продаж.

Определение – что такое редукторы и какие они бывают

Редуктор представляет собой механизм, увеличивающий движущую силу, передаваемую от двигателя к нагрузке. Его работа заключается в уменьшении числа оборотов и увеличении крутящего момента. Редуктор изменяет скорость вращения с помощью шестерен с соответствующей конструкцией и количеством зубьев.

Современные редукторы могут быть сконфигурированы практически для любого применения в любой области промышленности. Внедрение редуктора позволяет повысить эффективность и производительность производственного процесса.

На сегодняшний день редукторы применяются во всех промышленных установках. Широкий перечень требований к приводной технике влияет на ассортимент выпускаемых редукторов. Потребитель может выбирать следующие параметры: тип редуктора, типоразмер, передаточное отношение, схема сборки и вариант исполнения. Благодаря автоматизации производства сегодня освоено серийное производство цилиндрических, конических, червячных, волновых и планетарных редукторов способных обеспечить передачу крутящего момента от 5 до 100000 Нм, в пределах передаточных чисел от 2 — 10000. Перспективные разработки общемашиностроительных редукторов имеют повышенный запас прочности благодаря снижению нагруженности зацеплений. Тем самым создан задел на производство серийных унифицированных моделей, конкурентноспособных на мировом рынке.

Основные сведения

Редуктором общепромышленного применения называют механизм, который соответствует техническим требованиям для широкого спектра применений.

Тип редуктора — классификация устройств с одним и тем же принципом работы, и одного назначения. Обычно эти устройства имеют одинаковую конструкцию и схему сборки, а также одинаковый набор основных параметров.

Типоразмер — параметр характерен для одного типа редукторов, имеющих одинаковые размеры.

Передаточное число – отношение частоты вращения ведущего вала к частоте вращения выходного вала.

Крутящий момент (момент силы), как физическая величина, представляет собой произведение силы на длину вращающегося рычага. Это связано с тем, что основной единицей крутящего момента является ньютон-метр [Нм] или 1 Н x 1 м. Чтобы редуктор приводил в движение нагрузку движущая сила, создаваемая им на выходном валу должна уравновешивать силу сопротивления присущую его движению. Мощность и крутящий момент тесно связаны. Так или иначе, мощность – это момент, развиваемый в единицу времени.

Мощность двигателя — является производной от значения крутящего момента и частоты вращения. Чем выше значение крутящего момента в более высоком диапазоне оборотов, тем выше мощность двигателя.

Преобразование крутящего момента в мощность

Как легко рассчитать мощность двигателя, имея данные о крутящем моменте и частоте вращения? Достаточно умножить крутящий момент [Нм] на число оборотов [об/мин] и полученный результат разделить на 9549,3. То, что вы получите, будет выражено в киловаттах [кВт]. Следовательно, чтобы получить мощность в лошадиных силах [лс], нужно еще умножить на 1,36.

Что такое редуктор

На рисунке выше представлен простейший редуктор, состоящий из двух зубчатых колёс разного диаметра. В данном редукторе шестерня меньшего диаметра вращается быстрее чем большая шестерня. Хотя большая шестерня вращается медленнее, ее крутящий момент пропорционально больше скорости вращения.

Шестерня или по-другому «зубчатое колесо» — это вращающаяся часть редуктора с нарезанными зубьями, которые для передачи крутящего момента входят в зацепление с другой зубчатой частью шестерни. Две или более шестерни, работающие в тандеме, называются редуктором. Он создает механическое увеличение крутящего момента за счет передаточного отношения и таким образом с помощью небольшого усилия на входе можно приводить в движение большие нагрузки. Помимо крутящего момента редукторы также способны изменять скорость, величину и направление вращения.

Для чего нужны редукторы?

Промышленные редукторы используются с целью обеспечения вращательного движения с высоким крутящим моментом, уменьшая скорость вращения исполнительного механизма. То есть редуктор подстраивает скорость под необходимое значение.

Кроме того, они позволяют использовать двигатели малой мощности (кВт) и обеспечивающие большую движущую силу на малых скоростях.

На сегодняшний день редуктор присутствует в разных производственных сегментах в различном оборудовании:

Пищевая промышленность;
Фармацевтическая индустрия;
Добыча руды, газа и нефти;
Машиностроение.

На рынке представлено множество моделей и типов редукторов. Однако чаще всего используются червячные, которые более экономичны и просты в обслуживании.

Классификация редукторов

Предлагаемые на рынке редукторы можно разделить по типу зубчатой передачи, используемой на последней ступени редуктора.

Червячный редуктор

Червячный редуктор — разновидность зубчатого механизма, который широко применяется для передачи вращения под прямым углом. Как следует из названия, отличительной чертой этого типа передач является наличие червячного винта, который так называется, благодаря характерной форме. Червяк находится в зацеплении с червячным колесом, установленным перпендикулярно ему. В настоящий момент простая червячная передача имеет глобоидный тип. Изменение формы винта и червячного колеса позволило в значительной степени снизить возникающие силы трения, что повышало эффективность и срок службы данного решения.

Червячные передачи широко используются машиностроении. Такую популярность они получили благодаря своим техническим характеристикам и простой конструкции. По сравнению с другими видами передач червячные характеризуются возможностью получения больших передаточных чисел на одной ступени от i = 5 до i = 100 и эффективными условиями для передачи больших нагрузок. Кинематическая схема всех червячных передач характеризуется высокой долей проскальзывания в зацеплении, что исключает колебания в каждой паре сопряженных элементов. Это при условии оптимального подбора в свою очередь способствует бесшумной и плавной работе редуктора.

Слабой стороной червячных передач является низкий КПД, который уменьшается с увеличением передаточного отношения.

Гипоидный редуктор

Гипоидный редуктор представляет собой редуктор со спиральным коническим зубчатым колесом, отличающийся большим передаточным числом и плавной передачей мощности.

Гипоидные передачи — это семейство конических зубчатых колес, которые относятся к прямозубым передачам с косыми осями и дугообразными контурами зубьев. Гипоидная передача отличается от конической поперечным смещением оси шестерни (гипоидным смещением) по отношению к оси венца.

За счет гипоидного смещения активная длина зубьев удлиняется (аналогично паре червяк-червяк), что сказывается на прочности и нагрузочной способности гипоидной передачи.

КПД гипоидной передачи обратно пропорционален передаточному отношению и уменьшается по мере его увеличения. В зависимости от передаточного отношения и механического размера гипоидных передач их КПД колеблется от 94% до 88%.

Технические характеристики гипоидных передач:

Большая грузоподъемность по сравнению с коническими зубчатыми колесами за счет увеличения эффективной длины зуба.
Больший выходной крутящий момент, чем у червячных передач при тех же габаритных размерах.
Бесшумная работа по сравнению с другими передачами с такими же передаточными числами.
Равномерность передачи крутящего момента.
Высокий КПД по отношению к другим передачам с такими же передаточными числами, в частности к червячным передачам.
Благоприятные условия смазки. В результате шестерни не нагреваются.
Возможность работы в обоих направлениях.
Широкий диапазон передаточных чисел: от i = 7,5 до i = 300.

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор представляет собой редуктор, в котором используются планетарные передачи, а входной и выходной валы находятся на одной оси. Планетарные редукторы часто используются для многократного замедления частоты вращения.

Планетарная передача имеет относительно небольшие габариты. Однако при этом позволяет передавать большой крутящий момент при высоких передаточных отношениях.

Планетарная передача работает за счет того, что некоторые ее шестерни не имеют постоянного зацепления (крепления) и изменяют свое положение относительно других. Блокировка отдельных передач создает различные конфигурации передаточных чисел.

Волновой редуктор

Волновые зубчатые редукторы также называются «гармоническими редукторами» по названию компании разработчика Harmonic Drive Systems, и часто используются в приводах роботов в качестве редукторов без люфта. Технология волнового привода преимущественно используется в аэрокосмической промышленности, промышленных роботах и прецизионных устройствах.

Волновой редуктор имеет всего три основных элемента: гибкое колесо, генератор волн и жесткое колеса. Гибкое колесо имеет немного меньший внешний диаметр чем внутренний диаметр жесткого колеса. Обычно у гибкого колеса количество зубов на 2 меньше, чем у жесткого.

Эллиптическая форма генератора волн определяет, что точки контакта зуба гибкого колеса и жесткого колеса находятся в двух противоположных точках между центром эллипса. Когда генератор волн вращается гибкие контактные части колеса начинают зацепляться с зубьями жесткого колеса. Если генератор волн поворачивается по часовой стрелке на 180°, то мягкое колесо сдвигается на один зуб против часовой стрелки.

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы имеют огромные преимущества перед другими передачами за счет развития технологий и использования материалов высокого качества. Сочетания многолетнего опыта и лучших профессиональных знаний в области проектирования позволили создать инновационный привод нового поколения. Конечным результатом этой работы является серия цилиндрических редукторов, которые обеспечивают высокую грузоподъемность, высокий КПД, бесшумную работу и надежность.

Какой редуктор лучше?

Независимо от того, какой редуктор вы подобрали, самое главное, чтобы он соответствовал требованиям оборудования, где будет установлен. Грамотный выбор привода означает достижение намеченных целей и характеристик. Стоит отметить, что применение «готового» мотор-редуктора позволяет исключить расчёты и подгонку компонентов друг к другу, так как это полностью ложится на производителя. Но это не означает, что вы не можете подобрать оптимальную конфигурацию самостоятельно.

В некоторых случаях соединение двигателя и редуктора является сложным процессом. Будет ли такой привод безотказно работать, зависит от выполнения двух основных условий. Первое условие заключается в том, что необходимо учитывать точные требования к исполнительному устройству, а также к условиям работы на данном месте. Второе условие заключается в том, чтобы подстраивать под рабочее оборудование возможности компонентов системы привода.

Как выбрать редуктор?

Прежде всего, нужно определить две величины: номинальную скорость вращения и мощность, необходимую для преодоления сопротивления движению исполнительного устройства. Например, в случае конвейеров определяется предполагаемая пропускная способность конвейерной ленты, т. е. объем или масса транспортируемого материала в единицу времени. Нагрузку на редуктор определяют с учетом влияния сил трения, сил инерции и силы тяжести на элементы конвейера.

Также для выбора редуктора необходимо знать, время работы оборудования в сутки и сколько раз в час оно будет включаться. Не менее важно знать, характер нагрузки и в каких условиях окружающей среды будет работать привод. В основном речь идет о внешней температуре и величины воздушного потока месте работы.

Затем собранная информация сравнивается с данными которые указаны производителем в паспорте. На практике это выглядит так, что на основании этих данных из соответствующих таблиц считываются различные коэффициенты, которые учитываются при расчетах требуемого передаточного числа и мощности редуктора. Также нужно точно знать параметры двигателя: мощность, частоту вращения, максимальный стартовый момент.

КАК РАССЧИТАТЬ КОЭФФИЦИЕНТ?

В каталогах производителей редукторов обычно можно найти описание рекомендуемого порядка выбора данного устройства. В нем выделяют два основных этапа: определение размеров редуктора и определение его допустимой тепловой мощности. Первый, в свою очередь, состоит из трех шагов. Первый заключается в расчете требуемого передаточного числа (i).

Передаточное число — это отношение скорости вращения ведущего устройства (n1) к скорости вращения ведомого устройства (n2): i = n1 / n2. Затем из таблицы мощностей данной серии нужно выбрать редуктор, для которого выполняется условие Рн = P * k1* k2, где Pн — номинальная мощность редуктора, P2 — мощность, необходимая для преодоления сопротивления движению ведомого устройства, k1 — коэффициент вида нагрузки, k2 — коэффициент работы.

Тип коэффициента нагрузки можно найти в соответствующей разделе паспорта изделия. Также коэффициент нагрузки можно классифицировать за счет времени эксплуатации и динамики нагрузок, например, легких, средних и тяжелых.

Как избежать перегрева редуктора

В каталогах производителя редуктора обычно имеются характеристики вида работы для различных приводных устройств. Коэффициент эксплуатации k2 можно найти в соответствующей таблице для конкретного времени работы в сутки и количества пусков в час.

Следующим шагом является проверка начального условия для выбранного редуктора, т.е. выполнение соотношения Pn = (Tr*n1*k3) / 9550, где Tr — максимальный пусковой момент двигателя, а k3 — пусковой коэффициент.

Затем нужно найти тепловую мощность редуктора (Pt) по формуле: Pt = P2·k4, где k4 – температурный коэффициент окружающей среды. Значение k4 можно найти в соответствующей таблице для заданной температуры окружающей среды приводимого в движение устройства и времени его работы в час. Чтобы не использовать дополнительное охлаждение, необходимо подобрать редуктор так, чтобы выполнялось условие Pt=Pnt, где Pnt — предельная мощность редуктора без охлаждения при заданной скорости воздуха в помещении, где установлен редуктор.

Где применяются редукторы

Оборудование, оснащенное редукторами, в настоящее время используются практически во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. Среди огромного ассортимента техники, которая приводится в движение, мы можем найти миниатюрные редукторы в детских игрушка, а также мощные агрегаты, которые используются в тяжелой промышленности. Современный мир уже не может обойтись без редукторов. Их используют промышленность, транспорт и даже индустрия развлечений. В промышленности их чаще всего применяют в качестве привода конвейеров, буровых установок, миксеров, а также машин, обеспечивающих передвижение продукции по производственной линии заводов. Специальные редукторы используются в местах с тяжелыми условиями эксплуатации, например, с высокой влажностью или запылённостью. Гражданский сектор также не обходится без редукторов. Они применяются в эскалаторах, конвейерах для багажа в аэропортах, игровых аттракционах в парках развлечений и во многих других установках, которые мы используем каждый день.