Крутящий момент тихоходного вала редуктора

Максимальный крутящий момент редуктора — зачем он нужен.

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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также: Затвор дисковый под редуктор

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.

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.

M2max – 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);

nвх – 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!

Крутящий момент редуктора

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.

Читайте также: Задний редуктор субару легаси замена


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.


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.

Курсовая работа: Проектирование редуктора

1. Выбор электродвигателя. 3

1.1 Общий коэффициент полезного действия. 3

1.2 Мощность электродвигателя(предварительная) 3

1.4 Найдем передаточные числа ступеней. 4

2. Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента валов редуктора. 5

2.2 Определим частоту вращения. 5

2.3 Определим крутящие моменты.. 6

3. Проектный и проверочный расчет зубчатых передач. 7

3.2 Быстроходная ступень. 13

4. Предварительный расчёт валов редуктора. 20

5. Конструктивные размеры корпуса редуктора. 22

6.1. Крышка на быстроходный вал. 23

6.2. Крышка на тихоходный вал. 23

6.3 Крышка на промежуточный вал. 24

6.4 Выбор посадок для внутреннего кольца подшипника. 24

7. Смазывание зубчатой передачи. 25

9.1 Реакции в горизонтальной плоскости. 27

9.2 Реакции в вертикальной плоскости. 28

9.3 Реакции от консольной силы.. 28

9.4 Полная реакция в опорах. 29

10. Проверочный расчет вала. 31

10.1 Проверочный расчёт вала на усталостную прочность. 31

10.2 Проверочный расчёт вала по перегрузкам.. 33

10.3. Проверочный расчёт вала на жёсткость. 34

11. Расчет шпоночного соединения. 35

Список используемой литературы.. 36

1. Выбор электродвигателя

1.1 Общий коэффициент полезного действия

-к. п. д. привода;

-к. п. д. муфты;

-к. п. д. цилиндрической зубчатой передачи

1.2 Мощность электродвигателя(предварительная)

кВт

где Р΄эл – предварительная мощность э/д, [кВт] ;

Рвых – мощность на выходе, [кВт] ;

кВт

где Ft = 1700 Н – окружная сила;

Из таблицы определяем тип и параметры электродвигателя:

частота вращения ;

мощность электродвигателя

1.3 Частота вращения

Частота вращения вала электродвигателя равна частоте вращения вала быстроходной ступени редуктора

Частота вращения вала тихоходной ступени

1.4 Найдем передаточные числа ступеней

Общее передаточное число

Примем передаточное число тихоходной ступени Uт=4

Передаточное число быстроходной ступени

2. Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента валов редуктора

2.1 Определим мощности

кВт;

;

;

;

где – мощность на валах, – коэффициенты полезного действия упругой муфты и цилиндрической передачи соответственно.

2.2 Определим частоту вращения

;

;

;

где – частоты вращения на валах редуктора, – передаточное число быстроходной и тихоходной ступеней редуктора соответственно.

2.3 Определим крутящие моменты

;

;

;

где – крутящие моменты на валах.

Получившиеся результаты расчётов занесём в таблицу 1.

Крутящий момент

3. Проектный и проверочный расчет зубчатых передач

3.1 Тихоходная ступень

Материал колеса – сталь 40X(термообработка-улучшение).

Материал шестерни – сталь 40ХН(термообработка-закалка ТВЧ).

для шестерни: ;

для колеса: МПа

Отметим что шестерня входит в зацепление 3 раза, колесо 1 раз.

где – твёрдость рабочей поверхности зубьев, – предел текучести материала.

Определим коэффициенты приведения на контактную выносливость и на изгибную выносливость по таблице 4.1, учитывая режим работы №III: ; .

Определим число циклов перемены напряжений на контактную и изгибную выносливость соответственно по графику 4: , , .

Ресурс передачи, т.е. суммарное время работы, задано в расчёте, и имеет следующее значение: .

Определим суммарное число циклов перемены напряжений для шестерни и колеса соответственно: , , где:

– частота вращения шестерни; и – число вхождений в зацепление зубьев шестерни или колеса соответственно за один его оборот.

Рассчитаем эквивалентное число циклов перемены напряжений для расчёта на контактную выносливость: , где:

– коэффициенты приведения на контактную выносливость; – суммарное число циклов перемены напряжений для шестерни или колеса.

Найдём эквивалентное число циклов перемены напряжений для расчёта на изгибную выносливость: принимаем NFE1= 4∙106,

, где

– коэффициенты приведения на изгибную выносливость; – суммарное число циклов перемены напряжений для шестерни или колеса.

Определим предельные допускаемые напряжения при действии пиковых нагрузок:

при расчете на контактную выносливость

при расчете на изгибную выносливость

Определим допускаемые напряжения для расчёта на контактную выносливость:

Определим допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость:

  • 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


    источники:

    https://evakuatorinfo.ru/krutyaschiy-moment-tihohodnogo-vala-reduktora

© 2024 Авто БУМ