Существуют разные способы передать вращательное движение с одного вала на другой. В тех случаях, когда ведущий и ведомый вал по конструктивным особенностям должны находится перпендикулярно друг другу, используют конический редуктор. Данный механизм передает вращательное движение с вала на вал при помощи муфт или зубчатой передачи. При этом можно регулировать величину крутящего момента и угловую скорость посредством изменения величины муфт или зубчатых колес.
Видео:Определение КПД цилиндрического редуктораСкачать
Конструктивные особенности
Существует два типа конических редукторов:
Под узким типом редуктора подразумевается то, что ширина зубчатого колеса будет равна четверти внешнего конусного расстояния. Передаточные числа в диапазоне 3-5, а число зубьев у шестерни 20-23. У редукторов широкого типа ширина колеса варьируется в пределах от 0,3 до 0,4 внешнего конусного расстояния. Значения передаточных чисел будут 1-2,5, а количество зубьев шестерни от 25 до 28.
На рисунке ниже изображен чертеж конического редуктора, на котором видно, что зубчатые колеса соприкасаются под определенным углом. Валы установлены на однорядные роликовые подшипники и находятся в закрытом корпусе с крышкой. В большинстве случаев, материалом для корпуса служат сталь или чугун, но встречаются модели из легких сплавов. В конструкции используются шестерни конического типа, имеющие прямые или косые зубья. Использование радиальных подшипников позволяет выдерживать большие осевые нагрузки.
По типу исполнения, конические редукторы могут содержать одну или несколько ступеней, с увеличением которых будет задействовано большее количество валов и конических пар. Самыми распространенными на сегодняшний день являются редукторы конические одноступенчатые. Благодаря двухступенчатым и трехступенчатым агрегатам получается достичь требуемого вращающего момента и реверсивного движения.
В независимости от количества ступеней, вращение к редуктору от электродвигателя передается при помощи муфты, клиноременной или цепной передачи. На рисунке ниже изображена кинематическая схема одноступенчатого редуктора.
Смазка конической пары осуществляется при помощи масляной ванны. Одна из шестеренок частично погружена в масло и при вращении перемещает часть масла на другую шестерню, с которого масла вновь капает в ванну. Во время работы агрегата часть масла попадает на внутренние стенки корпуса, в которых находятся технологические отверстия. Через них масло попадает к подшипникам и смазывает их.
Видео:Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать
Достоинства и недостатки
Конструкция конических редукторов схожа с цилиндрическими, поэтому достоинства и недостатки у них схожи. Основное достоинство конического редуктора заключается в расположении шестерней или муфт под углом. Это дает возможность передать вращение от ведущего вала к ведомому, находящемуся к первому под углом в 90 градусов.
Еще одним немаловажным достоинством такого устройства является невосприимчивость к переменным и кратковременным нагрузкам. За это они часто применяются в производственных процессах с частыми запусками.
Как было сказано выше, конические редукторы имеют схожее с цилиндрическими устройство, но есть свои недостатки. К ним относятся:
- более низкий КПД;
- заедание колес происходит чаще.
Несмотря на то, что КПД такого агрегата на 10% ниже и возможны случая заедания шестерней, конические редукторы пользуются большим спросом и нашли себе применение во многих сферах.
Видео:Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать
Расчет конического редуктора
При проектировании конического редуктора необходимо определить его тип, размеры и технические характеристики исходя из требований и возможностей его эксплуатации на предприятии, а также экономичность его изготовления.
Далее будет описана последовательность расчета конического редуктора, для которого необходимо предварительно определить:
- крутящий момент;
- частоту вращения валов;
- планируемый срок работы.
Чтобы выполнить расчет потребуется специализированная литература, содержащая таблицы коэффициентов и значений, а также знание определенных формул.
Последовательность действий при расчете конического редуктора:
- Определить передаточное число.
nвх – частота вращения входного вала;
Для шестерни выходного вала:
- Определить КПД.
Стандартное значение 0,96
- Произвести расчет мощности.
Мощность на выходном валу: Т – крутящий момент.
По таблицам следует выбрать электродвигатель с приближенной большей мощностью.
- Определить твердость шестерней и материал. где dэл— диаметр вала электродвигателя. Полученное число округлить в большую сторону кратно 10. Выбрать материал с подходящей твердостью и записать его пределы текучести и прочности.
- Произвести расчет допускаемых напряжений.
Наибольшим нагрузкам при работе подвергается шестерня. Поэтому необходимо выяснить количество циклов нагружения на всем сроке эксплуатации механизма. Для этого определяем время его работы в часах: где L– срок работы агрегата; Kгод– коэффициент загрузки в год; Kсут– коэффициент загрузки в сутки. Количество вращений шестерни: Допустимое значение контактной выносливости: где δH0 — предельное значение контактной выносливости в МПа; SH – коэффициент запаса контактной прочности (равен 1,1); KFH — коэффициент долговечности. Допустимое значение выносливости на изгиб: где δF0 — предельное значение выносливости на изгиб в МПа; SF – коэффициент запаса прочности на изгиб (равен 1,75); KFL — коэффициент долговечности.
- Рассчитать предварительный делительный диаметр зубчатого колеса. Вычислить предварительный модуль. Полученный модуль уточнить по ГОСТу.
- Найти внешнее конусное расстояние. Полученную ширину округлить в большую сторону до стандартного значения.
- Определить высоту зубьев. Произвести расчет валов редуктора. где τ — допустимое значение касательного напряжения в МПа.
- Выбрать по размеру диаметров валов тип и размеры подшипников.
- Произвести расчет зубчатого колеса.
- Произвести расчет размеров корпуса.
Добиться необходимой прочности стенок корпуса агрегата и его деталей можно при помощи дополнительных ребер жесткости. Рекомендуется по возможности использовать пластмассы и другие легкие материалы, если это позволяют делать конструктивные возможности механизма. В целях экономии при создании редуктора следует выбирать материалы с более дешевой стоимостью, при условии, что это никак не скажется на его дальнейшей работе.
Конические редукторы нашли широкое применение на производстве. Несмотря на небольшие недостатки, они часто применяются в станках, поворотных механизмах и машинах. Использование таких агрегатов позволяет передать вращение под углом в 90 градусов, а также сделать реверс.
Видео:Детали машин. КПД редуктора. lcontent.ruСкачать
Чему равен коэффициент полезного действия редуктора
Какой КПД имеют цилиндрические редукторы? Как изменяется коэффициент полезного действия червячного редуктора в зависимости от передаточного числа или скорости вращения быстроходного вала?
Среди механических редукторов наибольшее КПД имеют приводы с цилиндрической и конической передачей (см. таб. 16.1).
При увеличении количества ступеней коэффициент снижается не значительно.
Пример 1. Сравним значение коэффициента на примере цилиндрических редукторов с разным количеством ступеней. Получаем: не менее 98% – 1ЦУ одноступенчатый, не менее 97% – 1Ц2У двухступенчатый, не менее 96% – 1Ц3У трехступенчатый (см. таб. 16.2).
Червячные редукторы имеют значение коэффициента полезности существенно меньше. Причем КПД зависит от передаточного числа редуктора и скорости вращения червячного вала.
Пример 2. Рассмотрим изменение коэффициента на примере редуктора с межосевым расстоянием 100 мм. Максимальное значение получается при скорости вращения первичного вала 1500 об./мин. и передаточном числе 8 – 93%. Минимальное 58% при скорости 750 об./мин. и соотношении 1:80 (см. таб. 16.3).
Вывод: чем больше передаточное число червячного редуктора, тем меньше КПД. Чем меньше межосевое расстояние, тем меньше КПД при прочих одинаковых условиях (см. таб. 16.4).
Значение КПД (не менее) редукторов зубчатых согласно ГОСТ Р 50891 приведены в таблице 16.1
| Тип редуктора | КПД |
| Цилиндрический и конический одноступенчатый | 98% |
| Цилиндрический и коническо-цилиндрический двухступенчатый | 97% |
| Цилиндрический и коническо-цилиндрический трехступенчатый | 96% |
| Цилиндрический и коническо-цилиндрический четырехступенчатый | 95% |
| Планетарный одноступенчатый | 97% |
| Планетарный двухступенчатый | 95% |
Таблица 16.1
Значение КПД (не менее) цилиндрических редукторов с количеством ступеней от 1 до 3 приведены
в таблице 16.2
| Типоразмер редуктора | КПД | Типоразмер редуктора | КПД | Типоразмер редуктора | КПД |
| 1ЦУ-160 | 0,98 | 1Ц2У-160 | 0,97 | 1Ц3У-160 | 0,96 |
| 1ЦУ-200 | 1Ц2У-200 | 1Ц3У-200 | |||
| 1ЦУ-250 | 1Ц2У-250 | 1Ц3У-250 |
Таблица 16.2
Значение КПД червячного редуктора Ч-100 в зависимости от передаточного числа и частоты вращения
червячного вала приведены в таблице 16.3
| Частота вращения быстроходного вала | Передаточное число червячного редуктора Ч-100 | ||||||||||
| 8 | 10 | 12,5 | 16 | 20 | 25 | 31,5 | 40 | 50 | 63 | 80 | |
| 750 | 0,91 | 0,90 | 0,89 | 0,85 | 0,83 | 0,83 | 0,63 | 0,71 | 0,71 | 0,60 | 0,58 |
| 1000 | 0,92 | 0,91 | 0,90 | 0,87 | 0,85 | 0,84 | 0,66 | 0,74 | 0,73 | 0,64 | 0,61 |
| 1500 | 0,93 | 0,93 | 0,92 | 0,89 | 0,87 | 0,87 | 0,70 | 0,78 | 0,77 | 0,69 | 0,69 |
Таблица 16.3
КПД (не менее) редукторов червячных, зависимость межосевого расстояния и передаточного числа,
согласно ГОСТ Р 50891 приведены в таблице 16.4
| Передаточное число | Межосевое расстояние червячного редуктора | ||||||||
| 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | |
| 8 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,96 |
| 10 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 |
| 12,5 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 |
| 16 | 0,82 | 0,84 | 0,86 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 |
| 20 | 0,78 | 0,81 | 0,84 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 |
| 25 | 0,74 | 0,77 | 0,80 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,89 |
| 31,5 | 0,70 | 0,73 | 0,76 | 0,78 | 0,81 | 0,82 | 0,83 | 0,84 | 0,86 |
| 40 | 0,65 | 0,69 | 0,73 | 0,75 | 0,77 | 0,78 | 0,80 | 0,81 | 0,83 |
| 50 | 0,60 | 0,65 | 0,69 | 0,72 | 0,74 | 0,75 | 0,76 | 0,78 | 0,80 |
| 63 | 0,56 | 0,60 | 0,64 | 0,67 | 0,70 | 0,72 | 0,73 | 0,75 | 0,77 |
Таблица 16.4
Тип редуктора
Передаточное число [I]
Крутящий момент редуктора
Эксплуатационный коэффициент (сервис-фактор)
Мощность привода
Коэффициент полезного действия (КПД)
Взрывозащищенные исполнения
Показатели надежности
Сервис расчета привода
В данной статье содержится подробная информация о выборе и расчете мотор-редуктора. Надеемся, предлагаемые сведения будут вам полезны.
При выборе конкретной модели мотор-редуктора учитываются следующие технические характеристики:
- тип редуктора;
- мощность;
- обороты на выходе;
- передаточное число редуктора;
- конструкция входного и выходного валов;
- тип монтажа;
- дополнительные функции.
Видео:Устройство конического редуктора ⚡ ПОДРОБНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ по узлам! 4 часть (ФИНАЛ)Скачать
Тип редуктора
Наличие кинематической схемы привода упростит выбор типа редуктора. Конструктивно редукторы подразделяются на следующие виды:
Червячный одноступенчатый со скрещенным расположением входного/выходного вала (угол 90 градусов).
Червячный двухступенчатый с перпендикулярным или параллельным расположением осей входного/выходного вала. Соответственно, оси могут располагаться в разных горизонтальных и вертикальных плоскостях.
Цилиндрический горизонтальный с параллельным расположением входного/выходного валов. Оси находятся в одной горизонтальной плоскости.
Цилиндрический соосный под любым углом. Оси валов располагаются в одной плоскости.
В коническо-цилиндрическом редукторе оси входного/выходного валов пересекаются под углом 90 градусов.
ВАЖНО!
Расположение выходного вала в пространстве имеет определяющее значение для ряда промышленных применений.
- Конструкция червячных редукторов позволяет использовать их при любом положении выходного вала.
- Применение цилиндрических и конических моделей чаще возможно в горизонтальной плоскости. При одинаковых с червячными редукторами массо-габаритных характеристиках эксплуатация цилиндрических агрегатов экономически целесообразней за счет увеличения передаваемой нагрузки в 1,5-2 раза и высокого КПД.
Таблица 1. Классификация редукторов по числу ступеней и типу передачи
| Тип редуктора | Число ступеней | Тип передачи | Расположение осей |
|---|---|---|---|
| Цилиндрический | 1 | Одна или несколько цилиндрических | Параллельное |
| 2 | Параллельное/соосное | ||
| 3 | |||
| 4 | Параллельное | ||
| Конический | 1 | Коническая | Пересекающееся |
| Коническо-цилиндрический | 2 | Коническая Цилиндрическая (одна или несколько) | Пересекающееся/скрещивающееся |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Червячный | 1 | Червячная (одна или две) | Скрещивающееся |
| 1 | Параллельное | ||
| Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | 2 | Цилиндрическая (одна или две) Червячная (одна) | Скрещивающееся |
| 3 | |||
| Планетарный | 1 | Два центральных зубчатых колеса и сателлиты (для каждой ступени) | Соосное |
| 2 | |||
| 3 | |||
| Цилиндрическо-планетарный | 2 | Цилиндрическая (одна или несколько) Планетарная (одна или несколько) | Параллельное/соосное |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Коническо-планетарный | 2 | Коническая (одна) Планетарная (одна или несколько) | Пересекающееся |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Червячно-планетарный | 2 | Червячная (одна) Планетарная (одна или несколько) | Скрещивающееся |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Волновой | 1 | Волновая (одна) | Соосное |
Видео:Определение КПД червячного редуктораСкачать
Передаточное число [I]
Передаточное число редуктора рассчитывается по формуле:
где
N1 – скорость вращения вала (количество об/мин) на входе;
N2 – скорость вращения вала (количество об/мин) на выходе.
Полученное при расчетах значение округляется до значения, указанного в технических характеристиках конкретного типа редукторов.
Таблица 2. Диапазон передаточных чисел для разных типов редукторов
| Тип редуктора | Передаточные числа |
|---|---|
| Червячный одноступенчатый | 8-80 |
| Червячный двухступенчатый | 25-10000 |
| Цилиндрический одноступенчатый | 2-6,3 |
| Цилиндрический двухступенчатый | 8-50 |
| Цилиндрический трехступенчатый | 31,5-200 |
| Коническо-цилиндрический одноступенчатый | 6,3-28 |
| Коническо-цилиндрический двухступенчатый | 28-180 |
ВАЖНО!
Скорость вращения вала электродвигателя и, соответственно, входного вала редуктора не может превышать 1500 об/мин. Правило действует для любых типов редукторов, кроме цилиндрических соосных со скоростью вращения до 3000 об/мин. Этот технический параметр производители указывают в сводных характеристиках электрических двигателей.
Видео:Червячные редукторы. Применения червячных редукторов и как правильно их подобратьСкачать
Крутящий момент редуктора
Крутящий момент на выходном валу [M2] – вращающий момент на выходном валу. Учитывается номинальная мощность [Pn], коэффициент безопасности [S], расчетная продолжительность эксплуатации (10 тысяч часов), КПД редуктора.
Номинальный крутящий момент [Mn2] – максимальный крутящий момент, обеспечивающий безопасную передачу. Его значение рассчитывается с учетом коэффициента безопасности – 1 и продолжительность эксплуатации – 10 тысяч часов.
Максимальный вращающий момент Источник
🎦 Видео
Конический редуктор, анимацияСкачать
Коническо-цилиндрический редукторСкачать
Конические редукторы/Редуктор конический/конических редукторов/Конический редукторСкачать
Прецессирующий редуктор - пространственный план скоростей, КПД (прецессионный редуктор)Скачать
Конический редуктор 01 АнимацияСкачать
1-титульная по коническому редукторуСкачать
Конический редуктор с адаптером SEW-EurodriveСкачать
МГУПП: разборка/сборка редуктора коническогоСкачать
Цилиндрические и конические индустриальные редукторыСкачать
Редуктор конический одноступенчатыйСкачать
Сборка цилиндро-конического редуктора STM серии OСкачать
Замена европейского мотор-редуктора на российский аналогСкачать
Кинематический и силовой расчёт привода (общая методика расчёта). Ч.1Скачать
