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 ступениi = 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 Sm
Для того, чтобы возможно было гарантировать надежность эксплуатации при различной нагрузке и различных условиях работы, определяется тип редуктора (двигателя) с учетом коэффициента эксплуатации Sm. 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 Sm придется умножить на 1,15.
Выбирая конкретный редуктор, нужно следить за тем, чтобы коэффициент эксплуатации Sm, был ниже сервисного фактора редуктора Sf в противном случае придется увеличить требуемый выходной крутящий момент Mp согласно формуле:
M2 = Mp x Sm
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 Sf
Сервисный фактор редуктора Sf 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.
M2max
Sf = ————————— [ — ]
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 тренияs = 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 |