Червячный редуктор

RT . .	Червячный редукто р с цапфой на входе
MRT . .	Червячный редуктор с электродвигателем или с полым вход ным валом в комбинации с фланцем для монтажа электродвигателя B5, B14 с малым фланцем (B14A), B14 с большим фланцем (B14B)
MRP . .	Червячный редуктор с цилиндрической передачей на первой ступени i = 3
MAT . .	Червячный редуктор MRT с цилиндрическим редуктором ATC на первой ступени i = 3,4; i = 6, и i = 8
MRT . . x . .	Комбинация двух червячных редукторов для достижения очень высоких передаточныхотношений i = 4.000. По желанию возможны комбинации до передаточного отношения i = 10.000

Общее описание: 

Для рационального выбора редуктора, а также приводного электродвигателя важно иметь следующую информацию:

• Показания требуемого выходного крутящего момента М2;

• Общее выходное число оборотов самого редуктора n2;

• Тип нагрузки редуктора и коэффициент эксплуатации Sm.

Располагая этой информацией, можно достоверно определить соответствующий размер оборудования, показатели мощности электродвигателя Р1, а также  передаточное отношение «I».

МОЩНОСТЬ Р1 и Р2

В целях преодоления механического сопротивления, которое, чаще всего, возникает при трении, важно правильно определить показатели мощности. Эта величина актуальна как для прямолинейного, так и для вращательного движения. Механическую работу данной специфики обеспечивает привод, характеризующийся соответствующей мощностью. Существуют ситуации, когда мощность Р [кВт] можно рассчитать как соотношение двух величин: силы и скорости. Если имеется в виду вращательное движение, то используется соотношение крутящего момента  М [Nm] и числа оборотов n [мин-1]. Ниже приведена формула:

          M x n
P = —————-
9550

Но бывают случаи, когда непросто рассчитать соот   ветствующую мощность привода для рационального и точного выбора оборудования. В такой ситуации выходную мощность Р2 важно выбрать выше показателя вычисленной мощности:

P2 = P x Sm, где Sm  — коэффициент эксплуатации

Показатели входной мощности Р1 важно всегда брать выше значения выходной мощности Р2, такое замечание объясняется потерями в зацеплениях. В силу этого, в условиях больших передаточных отношений и при низких выходных оборотах n2, следует опираться на показатели необходимого выходного крутящего момента М2. То есть в данном случае не рационально и неправильно исходить из приблизительно рассчитанной входной мощности Р1 по причине того, что значения КПД лежат низко и могут значительно отличаться друг от друга.

ЧИСЛО ОБОРОТОВ n1 и n2

Исходя из показателей передаточного отношения, входные обороты n1 редуцированы/преобразованы на выходные обороты n2. Для приводных устройств передаточных механизмов важно использовать асинхронные двигатели, которые характеризуются постоянной величиной оборотов n1 [мин-1] даже в условиях нагрузки.

Для частоты 50 Гц рационально выбирать:

• 2-хполюс. 2800 мин-1

• 4-хполюс. 1400 мин-1

• 6-типолюс. 900 мин-1

• 8-миполюс. 700 мин-1

Электродвигатели двухполюсного типа адаптированы для специальных случаев, характеризующихся фактом кратковременной эксплуатации. По техническим и экономическим причинам информация о 2-х и 8-миполюсных электродвигателях в таблицах не приводится. По согласованию с производителем покупатель может использовать и эти виды электродвигателей. Когда используются двигатели для частоты сети 60Гц, важно производить расчеты на повышение оборотов n1 [мин-1] на величину 20% и выходные обороты n2 [мин-1] будут также выше на 20%. В результате изменится до определенного уровня выходной момент М2 [Нм].

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ М2

Показатели крутящего момента (обозначение М2) рассчитываются согласно нижеприведенной формуле:

9550 x P1[квт] x n[%] x i
M2[Нм] = ———————————————————
100 x n1[мин-1]

Важно отметить, что величина выходного момента — М2 выбирается больше показаний требуемого момента. В таблицах, приведенных для подбора редуктора 9.9 и 9.10, указана информация, касающаяся присоединенных выходных моментов, которые рационально также применять в качестве силы F2, оказывающей воздействие на определенном расстоянии (плечо) r2.

M2[Нм]
F2[Н] = ———————————-
r2[м]

Показатели момента М2 должны быть ниже допустимого max момента. При соотношении этих величин образуется сервисный фактор Sf. При расчете величин моментов важно учитывать и чередующиеся нагрузки/пики нагрузки. Значения моментов, приведенные в таблицах, являются  максимальными моментами при коэффициенте эксплуатации Sm=1.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД)

Отношение показателей механической выходной мощностью  Р2 [кВт] и значений входной мощности Р1 [кВт] представляет КПД червячного редуктора.

n [%] = (P2 / P1) x 100

За счет такого процесса, как трение, показатели выходной мощности всегда ниже входной. Процесс трения возникает межу непосредственно червяком и червячным колесом, а также в подшипниках, уплотнениях, смазке, именно за счет этих явлений происходит расходование определенного процента передаваемой мощности. В общей сложности, в условиях повышенных передаточных отношениях КПД устройства не будет высоким. Максимальное значение коэффициента полезного действия в условиях одинаковых выходных оборотов n2 достигается за счет выбора меньшего передаточного отношения и 6-полюсного электродвигателя (900 мин-1). На показатели КПД непосредственное влияние оказывает также качество смазочного материала.

 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ i

Передаточным отношением называется соотношение входных n1 [мин-1] и выходных оборотов n2  [мин-1].

n1
i = ———————
n2

Для червяков используется передаточное отношение со значениями от 7.5 до 100. Для модификации исполнения с электродвигателем подобраны стандартные входные обороты n1 900 и 1400 [мин-1].

СЕРВИСНЫЕ ФАКТОРЫ

Коэффициент эксплуатации S_m

Для того, чтобы возможно было гарантировать надежность эксплуатации при различной нагрузке и различных условиях работы, определяется тип редуктора (двигателя) с учетом коэффициента эксплуатации S_m. В Таблице 1.1 приведены значения этого коэффициента при усмотрении типа нагрузки, среднего времени работы и количества включений в час. Эти значения действительны для привода редуктора от стандартного электродвигателя. При использовании тормозного электродвигателя коэффициент S_m придется умножить на 1,15.

Выбирая конкретный редуктор, нужно следить за тем, чтобы коэффициент эксплуатации S_m, был ниже сервисного фактора редуктора S_f в противном случае придется увеличить требуемый выходной крутящий момент M_p согласно формуле:

M₂ = M_p x S_m

---

Таблица 1.1 Сервисные факторы

тип нагрузки	кол-во включений/час	средняя работа в сутки (кол-во часов)
		<2	2?8	9?16	17?24
нормальный разгон без толчка, низкая ускоряющая масса (вентиляторы, шестеренные насосы, монтажные ленты, транспортные червяки , смесители жидкостей, расфасовочные и упаковочные машины)	<10	0,8	1	1,2	1,3
разгон со слабыми толчками, неравномерный режим работы, средняя ускоряющая масса (транспортные ленты, лифты, лебедки, смесители, мешалки, деревообрабатывающие, печатные и текстильные машины)	<10	1,0	1,3	1,5	1,6
	10?50	1,2	1,4	1,7	1,9
	50?100	1,3	1,6	2,0	2,1
	100?200	1,5	1,9	2,3	2,4
неравномерный режим работы, сильные толчки, высокая ускоряющая масса (бетономешалки, всасывающие насосы, компрессоры, молоты, прокатные станы, конвейеры тяжелого груза, гибочные и прессовочные машины, машины с переменным движением)	<10	1,2	1,5	1,8	2,0
	10?50	1,4	1,7	2,1	2,2
	50?100	1,6	2,0	2,3	2,5
	100?200	1,8	2,3	2,7	2,9

---

Сервисный фактор S_f

Сервисный фактор редуктора S_f определяет отношение между макс. крутящим моментом на выходе из редуктора, которым может быть редуктор постоянно нагружен и истинным выходным крутящим моментом, который способен предоставить подобранный электродвигатель.

M_2max
S_f = ————————— [ — ]
M₂

 

Самоторможение

О самоторможение редуктора говорим, если со стороны выходного вала нельзя заводить входной вал редуктора. Это состояние получается, если угол подъема винтовой линии червяка меньше угла трения в состоянии покоя или если статический к.п.д. передаточного числа ниже 50%. В данном случае говорим о статическом самоторможении. Если угол подъема винтовой линии червяка ниже динамического угла трения, т.е. динамический к.п.д. ниже 50%, то говорим о динамическом самоторможении редуктора.

Действительно отношение:

 = tg / tg(+)    или     = tg  / tg( + arctg( _z))

   … к.п.д.
   … угол подъема червяка
   … угол трения ( =arctg(_z))
_z … коэффициент трения в зубчатом зацеплении

Статический коэффициент трения между материалами передачи (сталь-бронза) сталь?бронза) колеблется в _z = 0,09 до 0,14, в зависимости от примененного смазочного материала (его состояния и температуры) и шероховатости контактных поверхностей (определенное износом зубчатого зацепления). Вышесказанному соответствует угол трения_s = 5° до 8°.

В течение вибраций или толчков статическое самоторможение нарушается и нужно брать в учет динамический коэффициент трения. Значение динамического коэффициента трения зависит от шероховатости поверхностей, примененного смазочного материала, уровня нагрузки и скорости скольжения. Для стандартной нагрузки и оборотов 900-1400 мин^-1 лежит на уровне _z = 0,02 до 0,05). Вышесказанному соответствует динамический угол трения _d = 1° до 3°.

Ввиду того, что углы подъема винтовой линии превышают у всех передач 1,5°, то 100% самоторможение редукторов нельзя гарантировать. Если безусловно необходимо защитить редуктор от прокручивания в состоянии покоя, то рекомендуем воспользоваться электродвигателями с тормозом.

Таб. 1.2 Степени самоторможения
?	Самоторможение
>25°	общая реверсивность
12° — 25°	статическая реверсивность
	быстро реверсивный
	динамическая реверсивность
8° — 12°	переменная и статическая реверсивность
	быстро реверсивный при вибрациях
	динамическая реверсивность
5° — 8°	статическое самоторможение
	статическое самоторможение
	легкое динамическое самоторможение
3° — 5°	статическое самоторможение
	медленно реверсивный при вибрациях
	почти динамическое самоторможение
	легкая динам. реверсивность при вибрациях
1° — 3°	статическое самоторможение
	динамическое самоторможение
	легкая динам. реверсивность при вибрациях
<1°	полное статич. и динам. самоторможение