Соотношение крутящих моментов редуктора

Определение понятия — крутящий момент редуктора.

Любой механический редуктор снижает обороты, передаваемые на его первичный вал, в определённое количество раз. Данная величина называется передаточным число. Однако, помимо передаточного числа, каждый редуктор имеет такую характеристику, как крутящий момент на выходном валу.

Видео:Редуктор увеличивает крутящий моментСкачать

Крутящий момент редуктора – что это означает?

Существует общепризнанная единица измерения крутящего момента – Ньютоно – метры. То есть, если к выходному валу редуктора присоединить какую-либо штангу длиной один метр, то привод должен сохранять работоспособность при нагрузке на конце этой штанги равной 1 Ньютону. Нетрудно догадаться, что, чем ближе к оси выходного вала прикладывается нагрузка, тем больший крутящий момент может выдержать редуктор. Для простоты расчётов можно перевести силу Ньютона в усилие, создаваемое килограммом. Усилие 1 килограмма равен 9,81 Ньютона.

Давайте рассмотрим на примере цилиндрического двухступенчатого редуктора РМ-650. Возьмём самое распространённое передаточное число – 31,5, обороты на входном валу – 1500 в минуту, режим работы – 100% нагрузка. Конструктивно в этом редукторе заложен максимально допустимый крутящий момент при указанных условиях равный 5116 Н.м. Что это означает? Это говорит о том, что при радиусе, допустим, барабана в 1 метр, одетого на выходной вал, редуктор РМ-650 будет выдерживать нагрузку в 5116 Ньютонов или поднимать груз в 520 кг. Соответственно, если радиус барабана будет 0,5 метра, то нагрузка допускается 10232 Н.м. или 1040 кг. Нетрудно догадаться, что создаваемый в механизме крутящий момент определяется произведением силы на длину рычага.

Видео:Крутящий момент. Что это такое и зависит ли от мощности?Скачать

Для чего нужен допустимый крутящий момент редуктора?

В любом механизме или оборудовании редуктор служит промежуточным звеном между двигателем и исполнительным узлом. Для чего и зачем он нужен? Электродвигатель, имея какие-либо обороты и мощность, лишь косвенно отражает способность привода выдержать нагрузку, создаваемую механизмом. На практике редко двигатель передаёт напрямую вращение к конечному узлу или устройству, поскольку при работе куда важнее создаваемая тяга, которая создаётся за счёт передаточного числа редуктора. Определяется всё это определяется на стадии выбора габарита редуктора.

Чем определяется допустимый крутящий момент редукторов?

Начнём с того, что в червячных и цилиндрических редукторах допустимый крутящий момент определяется совершенно разными факторами. Рассмотрим по порядку:

• в цилиндрических редукторах одного и того же типоразмера зуб нарезается одного модуля при всех передаточных числах, а момент создаётся за счёт разности диаметров работающих в паре шестерен. В данном случае радиус шестерни является рычагом для увеличения тяги.
• в червячных редукторах всё обстоит наоборот. Радиус червячного колеса и червяка практически неизменны, а момент создаётся за счёт изменения количества зубьев на колесе. Если рассмотреть для примера червячный одноступенчатый редуктор Ч-80. При любых входных оборотах, максимальный момент редуктор выдерживает при передаточном числе 31,5. Почему? Объяснение простое – при малых передаточных числах червяк многозаходный, а червячное колесо имеет больше 31 зуба, при больших передаточных – червяк однозаходный, но колесо всё равно имеет больше 31 зуба. То есть максимальная толщина зуба червячного колеса наблюдается при передаточном числе 31,5. Толще зуб – больше допускаемая нагрузка.

Дополнительно отметим, что у червячных редукторов больше потери на трение, что снижает их КПД по сравнению с цилиндрическими редукторами. В каталоге возможно сравнить характеристики различных редукторов.

Видео:6.2 Кинематический расчет приводаСкачать

Крутящий момент редуктора

Видео:Передаточное число или отношениеСкачать

Крутящий момент промышленных редукторов

Производители предлагают большой ассортимент электродвигателей и редукторов для промышленного применения. Но не каждый из них является оптимальным или вообще подходящим выбором при конкретной ситуации.

Пользователям необходимо выбирать электродвигатель для своего изделия с учётом основного режима работы. При выборе редуктора важны тип, габариты, кинематическая схема, передаточное число. Одной из главных технических характеристик является крутящий момент. Он позволяет увеличить момент принимающему устройству и вращаться под действием нового.

Различают, в частности, следующие крутящие моменты:

• M2 — вращающий на выходном валу;
• Mn2 — номинальный. Это наиболее важный параметр. Редуктор может передавать его в течение длительного времени без перебоев;
• M2max — максимальный вращающий момент при постоянной или переменной нагрузке, с возможными частыми пусками/остановками. Он может быть передан редуктором в течение короткого времени (пиковый или момент ускорения);
• Mr2 — необходимый (соответствует требованиям заказчика). Он обязательно равняется или меньше номинального крутящего момента;
• Mc2 — расчетный момент (для выбора). Рассчитывается с учётом необходимого крутящего момента (Mr2), сервис — фактора (Sf) и номинального момента (Mn2). Имеются и другие крутящие моменты.

Если к валу редуктора на выходе присоединить штангу длиной ровно один метр, то с нагрузкой у конца штанги 1 Ньютон и привод сможет сохранить функциональность. Но в расчётах обычно переводят силу Ньютона в усилие, которое создаётся килограммом. Усилие одного килограмма равно 9,81 Ньютона.

Читайте также: Какое масло заливать в скутер 4 тактный редуктор

Видео:Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать

Крутящий момент в зависимости от вида редуктора

По типу передачи различают основные виды: червячные, цилиндрические, конические, планетарные механизмы. Но не всегда востребованы именно однотипные: широко применяются редукторы комбинированные. В зависимости от конструкции редуктора вращение передаётся между параллельными валами, перекрещивающимися или пересекающимися. От вида редуктора зависит интенсивность крутящего момента. Она более высокая у планетарных редукторов.

Самыми популярными в промышленности на момент написания настоящего обзора являются цилиндрические редукторы. Они передают большие мощности и имеют КПД до целых 95%, то есть крайне полезны для выполнения своих задач.

Червячные редукторы популярные в связи с простотой конструкции, компактностью, плавностью хода и самоторможением. Однако, к сожалению, КПД их снижается из-за больших потерь на трение, тем не менее, в настоящее время и они достаточно востребованы.

Конические редукторы отличаются большей плавностью зацепления, длительное время могут работать в тяжелых условиях. Они часто применяются для передачи больших крутящих моментов под прямым углом. Из всех видов именно цилиндрическая передача – самая долговечная и надёжная.

С целью повышения передаточного числа изделия увеличивается количество ступеней.

Допустимый крутящий момент в разных редукторах создаётся по-разному:

• в цилиндрических редукторах за счёт разности диаметров шестерен, работающих в паре;
• в червячных редукторах за счёт изменения числа зубцов на шестерне.

Расчёт М кр.

Для лучшего понимания стоит изучить ситуацию на конкретном примере.

В качестве примера возьмём двухступенчатый цилиндрический редуктор РМ-650. Условия: на входном валу – обороты 1500 за минуту, передаточное число – 31,5, а нагрузка 100%.

При данной ситуации получится конструктивно максимальный крутящий момент 5116 Н.м.

Скажем, на выходной вал редуктора надет барабан радиусом в 1 метр. Это означает, что редуктор станет держать нагрузку в 5116 Н.м. (груз в 520 кг). При радиусе барабана 0,5 метра разрешена нагрузка 10232 Н.м. (1040 кг). Создаваемый М кр. будет равен перемножению силы на радиус. Рычагом является радиус барабана.

Формула расчёта максимального М кр.

Формула для расчёта допускаемого М кр.:

М = (9550 x P x U x N)/(K x nвх) , где:

• Р — мощность двигателя (кВт);
• U — передаточное число;
• N – КПД. У цилиндрических вариантов — 0,95-0,98, у червячных — 0,94-0,95;
• nвх — обороты входного вала (об/мин);
• К — коэффициент (по ГОСТ 21354-87 в зависимости от режимов использования).

ВАЖНО! Полученный при расчёте крутящий момент ни при каких обстоятельствах не должен быть более того, что отмечается в технических параметрах редуктора.

Видео:Как узнать передаточное число редуктора?Скачать

Крутящий момент редукторов

Крутящий момент редуктора является одним из важнейших параметров устройства. Именно этот показатель позволяет увеличить характеристики принимающего устройства и достичь нужной мощности. Разберемся, как меняется значение в зависимости от вида механизма и как правильно рассчитать требуемые параметры.

Видео:Кратко о передаточном числе в зубчатой передаче.Скачать

Крутящий момент с учетом вида редуктора

Любой редуктор снижает обороты, передаваемые на вал, в определенное количество раз. Именно этот показатель определяется как передаточное число. Но не менее важным является вращающий момент на выходном валу, который показывает величину, обеспечивающую безопасную передачу мощности.

Допустимые значения определяются различными факторами. Например, в устройствах одного типоразмера цифра зависит от разности диаметров. В червячных моделях радиус колеса и червяка почти всегда неизменны, поэтому сила воздействия создается за счет количества зубьев.

По типу передачи различают следующие разновидности редукторов:

Все перечисленные разновидности относятся к числу однотипных. Однако кроме них существуют и комбинированные механизмы, в которых вращение передается между двумя валами, перекрещивающимися или пересекающимися между собой.

Как правило, более высокий номинальный крутящий момент у редукторов планетарного типа. Цилиндрические механизмы, которые востребованы в промышленности, также передают повышенные мощности. Простые по конструкции червячные устройства имеют более низкий КПД, что связано с большими потерями на трение. Последняя разновидность – конические устройства – имеют достаточно плавное зацепление и передают большую мощность под углом 90 градусов.

Еще один показатель, который может повлиять на вращающий момент, – это количество ступеней. Для повышения передаваемой мощности число ступеней может увеличиваться. В цилиндрических редукторах для увеличения показателя применяются шестерни разных диаметров. В червячных устройствах на шестерне изменяется количество зубцов.

Расчет крутящего момента редуктора являются одной из наиболее сложных процедур для выбора механизма. Этот показатель косвенно отражает способность привода выдержать определенные нагрузки. Ошибки при определении величины могут привести к преждевременному выходу оборудования из строя. Также возможны и менее критичные проблемы вроде постоянного перегрева и сложностей с установкой. Поэтому перед выбором механизма необходим тщательный анализ имеющихся факторов и применение специальной формулы.

Читайте также: Jcb 4cx масло бортовой редуктор

Видео:Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать

Формула расчета

Основная проблема, с которой можно столкнуться, заключается в том, как рассчитать крутящий момент редуктора. Начнем с того, что такой параметр измеряется в Ньютон-метрах. То есть, если к выходному валу прикрепить штангу длиной около 1 метра, то привод должен будет поддерживать работоспособность, равную 1 Ньютону. Если нагрузка прикладывается ближе к оси выходного вала, то показатель должен быть больше.

Стоит отметить, что различают несколько видов вращающего момента:

M2 – показатель на выходном валу.

Mn2 – номинальный показатель, характеризующий ту мощность, которую может передавать механизм.

Mr2 – требуемый момент, которые обычно равняется номинальному.

M2_max – максимальный показатель, который передается в момент ускорения.

Mc2 – расчетная мощность, которая рассчитывается с учетом необходимого и номинального момента, а также сервис-фактора (Sf).

Для расчета максимально возможного крутящего момента используется формула следующего типа:

Р – мощность двигателя (измеряется в кВт);

N – показатель КПД (в среднем составляет от 0,94 до 0,98);

n_вх – обороты входного вала (за 1 минуту);

К – коэффициент, который определяется с учетом режима использования редуктора.

При расчетах важно учесть, что получаемый показатель не должен быть больше того, что указывается в технических параметрах механизма.

Что касается крутящего момента, определяемого на выходе редуктора (M2), то этот показатель можно получить, умножив номинальный параметр (Mn2) на передаточное число устройства.

Надеемся, что вы разобрались с правилами определения вращающего момента редуктора и сможете самостоятельно рассчитать этот показатель. А если у вас возникнут сложности, то специалисты нашей компании «Ф и Ф» обязательно помогут выбрать механизм с учетом имеющихся потребностей!

Видео:Как работает полный привод? Дифференциал, и что такое крутящий момент)))Скачать

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ РЕДУКТОРА

Как рассчитать передаточное число и крутящий момент?

Шестерни являются важным компонентом машин, робототехники, транспортных средств, аэрокосмической продукции и так далее. Самое простое применение шестеренок — это понижающий редуктор.

Редуктор — это устройство, которое преобразует входную скорость и крутящий момент. Под преобразованием мы подразумеваем усиление момента или сокращение частоты вращения. Уровень трансформации определяется передаточным числом. Передаточное число получается за счет зацепления двух и более прямозубых или косозубых шестерен.

Редуктор обычно используется как устройство для усиления крутящего момента. Например, вам нужно привести в действие гидравлический насос, которому требуется большой крутящий момент. Ваш источник энергии электродвигатель. Между мотором и насосом устанавливаем понижающий редуктор.

Как рассчитать передаточное число?

Если вам необходимо увеличить крутящий момент двигателя в 3 раза, вам понадобится редуктор с передаточным числом — 3. Чтобы рассчитать передаточное число двух зацепленных шестерен, нам необходимо знать:

• число зубьев входных и выходных шестерен
• диаметр основания или радиус входных и выходных шестерен

В таблице ниже приведены физические значения, которые мы собираемся использовать в наших расчетах. Со знаком вопроса (?) переменные, которые нам нужно вычислить.

Под входными данными мы понимаем источник энергии, в нашем случае это может быть электродвигатель.

Передаточное число i можно рассчитать двумя способами:

• как отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни

i=zOUT/zIN

i=rOUT/rIN

Базовый радиус измеряется от центра вращения шестерни до точки контакта зубьев. Тот же результат достигается при использовании внешнего радиуса, который проходит от центра шестерни до вершины зубьев.

Заменяя математические выражения на фактическое количество зубьев и радиус, получаем передаточное число i :

i=zOUT/zIN=rOUT/rIN=24/16=120/80=1

Соотношение между выходным крутящим моментом и входным крутящим моментом следующее:

TqOUT=i⋅TqIN

Зубчатый редуктор будет увеличивать входной крутящий момент во столько раз, сколько передаточное число:

TqOUT=1.5⋅250=375 Nm

Соотношение между выходной скоростью и входной скоростью следующее:

ωOUT=ωIN/i

Зубчатый редуктор снизит входную скорость в несколько раз, равное передаточному отношению:

ωOUT=1500/1.5=1000 rpm

Теперь мы собираемся продемонстрировать, почему значение выходного крутящего момента — это входной крутящий момент, умноженный на передаточное число.

Читайте также: Регулировка редуктора автомобиля урал

В точке контакта между зубьями шестерен возникает касательная сила. Эта касательная сила может быть вычислена функцией входной шестерни и функцией выходной шестерни.

Мы знаем, что крутящий момент — это произведение прилагаемой силы на длину плеча рычага. В нашем случае сила — это тангенциальная сила между зубьями, а рычаг — это радиус шестерни.

Tqin=rIN⋅Ft

Отсюда извлекаем тангенциальную силу:

Ft=TqIN/rIN

Такое же усилие действует на ведомую шестерню:

Ft=TqOUT/rOUT

Соединяя два математических выражения тангенциальной силы, мы получаем:

TqOUT/rOUT = TqIN/rIN

TqOUT = (rOUT/rIN)⋅TqIN

TqOUT = i⋅TqIN

Теперь давайте продемонстрируем влияние передаточного числа на выходную скорость. Мы используем то же изображение, что и выше, но с обозначениями скорости вместо сил.

Схема скоростей зубчатой ​​передачи

Тангенциальная скорость в точке контакта двух шестерен одинакова. В качестве тангенциальной силы мы можем записать функцию тангенциальной скорости входной шестерни и выходной шестерни:

Мы знаем, что тангенциальная скорость — это произведение радиуса на скорость вращения.

vt=ωIN⋅rIN

Такая же скорость применяется на выходной шестерне:

vt=ωOUT⋅rOUT

Соединяя два математических выражения тангенциальной скорости, мы получаем:

ωOUT⋅rOUT = ωIN⋅rIN

ωOUT = (rIN/rOUT) ⋅ωIN

ωOUT = ωIN/i

В конце этой статьи вы должны знать, как рассчитать функцию передаточного числа шестерен, а также влияние передаточного числа на крутящий момент и скорость.

Выбор мотор-редуктора по крутящему моменту

Зубчатые передачи внутри редуктора обеспечивают механическое преобразование, которое увеличивает крутящий момент от входного вала к выходному. Это механическое преобразование называется передаточным числом редуктора и является значением, используемым для определения увеличения крутящего момента от входа к выходу. Например, передаточное число редуктора 30: 1 означает, что выходная сторона примерно в 30 раз сильнее, чем входная. Таким образом, если мотор-редуктор должен создавать крутящий момент при полной нагрузке 30 Нм на своем выходном валу, то входной крутящий момент должен составлять 1,0 Нм. (В этом простом примере не учитываются внутренние потери зубчатой передачи, измеряемые ее общим КПД.) Если известно требование к входному крутящему моменту, легко рассчитать требуемую потребляемую мощность двигателя на основе его входной скорости. Это как раз тот момент, когда многие люди хотят сосредоточиться на входной мощности двигателя. Расчеты конструкторы должны начать с определения, какой именно крутящий момент требуется на выходном валу редуктора, а затем работать в обратном направлении, чтобы определить требуемую входную мощность двигателя.

Чтобы повысить энергоэффективность, тщательно подумайте о типе двигателя и КПД редуктора.

В некоторых случаях можно значительно повысить эффективность мотор-редуктора, заменив двигатель переменного тока с постоянным разделенным конденсатором на двигатель постоянного тока с постоянным магнитом. Они могут иметь больший потенциал максимальной эффективности, но их эффективность может быть намного ниже в фактической рабочей точке нагрузки устройства. Также имейте в виду, что мотор-редукторы с трехфазным приводом намного эффективнее однофазного эквивалента (например, 64% против 53%) и более надежны из-за своей упрощенной конструкции. Однако, когда трехфазное питание недоступно, требуется частотно-регулируемый привод для преобразования однофазного входа в трехфазный выход для мотор-редуктора. Современные частотно-регулируемые приводы экономичны и быстро окупаются, если учесть их встроенные функции, такие как плавный пуск для уменьшения механических ударов и увеличения срока службы оборудования.

РИС. 3. Насадные мотор-редукторы

Расчет крутящего момента мотор-редуктора.

Основой расчёта крутящего момента редуктора является следующая формула:

Mc2 = Mr2 * Sf

где Mr2 – показатель, требуемый для мотор-редуктора, а Sf –коэффициент, зависящий от особенностей эксплуатации. Итоговое значение крутящего момента редуктора не может превышать номинального Mn2.

Параметр Mn2, как и некоторые другие, например, Рn – мощность, М2max – параметр пиковой нагрузки, КПД, срок наработки на отказ и т.п. обозначены в паспорте изделия.

Таким образом выбор редуктора на основании значения крутящего момента носит всегда индивидуальный характер и представляет собой не всегда простую задачу.

Правильный расчет и подбор мотор-редуктора.

При выборе двигателя с редуктором важно знать, соответствуют ли расчетные характеристики выходной мощности, а также учитываются ли КПД редуктора.

Чтобы увеличить общую эффективность мотор-редуктора. Избегайте снижения эффективности двигателя из-за перегрева. Хотя червячные редукторы являются хорошим решением для ограниченного пространства, их КПД составляет всего 50%; напротив, прямозубые и косозубые шестерни, используемые в редукторах с параллельными валами, обычно имеют КПД около 98%. В ограниченных пространствах рассмотрите вариант мотор-редуктора со смещенным параллельным валом, в котором прямозубые цилиндрические и косозубые шестерни с более высоким КПД расположены вертикально, а выходной вал образует компактную U- или S-образную конфигурацию относительно приводного двигателя.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала
  • Правообладателям
  • Политика конфиденциальности

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/sootnoshenie-krutyaschih-momentov-reduktora

  📹 Видео

  9.1 Расчет валов приводаСкачать

  

  Увеличиваем Крутящий Момент на RC Грузовике - Понижающий РедукторСкачать

  

  Как рассчитать передаточное число (отношение) зубчатого редуктораСкачать

  

  Червячные редукторы. Применения червячных редукторов и как правильно их подобратьСкачать

  

  Червячный редуктор nmrv 040 c эл.двигателем 0.37квСкачать

  

  Легко! Узнать передаточное число редуктора, без вскрытия!!Скачать

  

  Как планетарный механизм дает больше крутящего момента при одних и тех же размерахСкачать

  

  Ременная передача. Урок №3Скачать

  

  Передаточные Числа! Редуктор и Коробка ПередачСкачать

  

  Ремонт регулировки крутящего момента шуруповерта на 12 вольт . От чего зависит крутящий момент?Скачать

  

  Как вычислить передаточное число редуктораСкачать