Výpočet a výběr (ruská metodika) - šneková převodovka. Výběr motoru s převodovkou Rozdělení převodovek podle způsobu montáže
Tento článek obsahuje podrobné informace o výběru a výpočtu převodového motoru. Doufáme, že poskytnuté informace pro vás budou užitečné.
Při výběru konkrétního modelu převodového motoru se berou v úvahu následující technické vlastnosti:
- typ převodovky;
- Napájení;
- výstupní rychlost;
- převodový poměr;
- návrh vstupních a výstupních hřídelí;
- typ instalace;
- doplňkové funkce.
Typ převodovky
Přítomnost kinematického schématu pohonu zjednoduší volbu typu převodovky. Konstrukčně jsou převodovky rozděleny do následujících typů:
Červ jednostupňové se zkříženým uspořádáním vstupní/výstupní hřídele (úhel 90 stupňů).
Červ dvoustupňový s kolmým nebo paralelním uspořádáním os vstupní/výstupní hřídele. V souladu s tím mohou být osy umístěny v různých horizontálních a vertikálních rovinách.
Válcový horizontální s paralelním uspořádáním vstupních/výstupních hřídelí. Osy jsou v jednom horizontální rovina.
Válcový koaxiální v libovolném úhlu. Osy hřídele jsou umístěny ve stejné rovině.
V kónicko-cylindrický V převodovce se osy vstupních/výstupních hřídelí protínají pod úhlem 90 stupňů.
DŮLEŽITÉ!
Prostorové umístění výstupního hřídele je rozhodující pro řadu průmyslových aplikací.
- Konstrukce šnekových převodovek umožňuje jejich použití v libovolné poloze výstupního hřídele.
- Použití válcových a kuželových modelů je často možné v horizontální rovině. Při stejných hmotnostních a rozměrových charakteristikách jako u šnekových převodovek je provoz válcových jednotek ekonomicky výhodnější díky 1,5-2násobnému zvýšení přenášeného zatížení a vysoké účinnosti.
Tabulka 1. Klasifikace převodovek podle počtu stupňů a typu převodu
| Typ převodovky | Počet kroků | Typ převodovky | Umístění os |
|---|---|---|---|
| Válcový | 1 | Jeden nebo více válcových | Paralelní |
| 2 | Paralelní/koaxiální | ||
| 3 | |||
| 4 | Paralelní | ||
| Kónický | 1 | Kónický | Protínající se |
| Kónický-válcový | 2 | Kónický Válcový (jeden nebo více) | Protínání/křížení |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Červ | 1 | Červ (jeden nebo dva) | Křížení |
| 1 | Paralelní | ||
| Válcovo-šnekový nebo šnekový-válcový | 2 | Válcový (jeden nebo dva) Červ (jeden) | Křížení |
| 3 | |||
| Planetární | 1 | Dva centrální převody a satelity (pro každý stupeň) | Koaxiální |
| 2 | |||
| 3 | |||
| Válcovo-planetární | 2 | Válcový (jeden nebo více) | Paralelní/koaxiální |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Kužel-planetární | 2 | Kónický (jeden) Planetární (jeden nebo více) | Protínající se |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Červ-planetární | 2 | Červ (jeden) Planetární (jedna nebo více) | Křížení |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Mávat | 1 | vlna (jedna) | Koaxiální |
Převodový poměr [I]
Převodový poměr se vypočítá podle vzorce:
I = N1/N2
Kde
N1 – otáčky hřídele (ot/min) na vstupu;
N2 – otáčky hřídele (ot/min) na výstupu.
Hodnota získaná při výpočtech se zaokrouhlí na hodnotu uvedenou v Technické specifikace konkrétní typ převodovky.
Tabulka 2. Rozsah převodové poměry Pro odlišné typy převodovky
DŮLEŽITÉ!
Rychlost otáčení hřídele elektromotoru a tím i vstupního hřídele převodovky nesmí překročit 1500 ot./min. Pravidlo platí pro všechny typy převodovek, kromě válcových souosých převodovek s otáčkami do 3000 ot./min. Tento technický parametr Výrobci uvádějí v souhrnných charakteristikách elektromotorů.
Točivý moment převodovky
Výstupní točivý moment– kroutící moment na výstupním hřídeli. Zohledňuje se jmenovitý výkon, bezpečnostní faktor [S], předpokládaná životnost (10 tisíc hodin) a účinnost převodovky.
Jmenovitý točivý moment– maximální točivý moment zajišťující bezpečný přenos. Jeho hodnota je vypočtena s ohledem na bezpečnostní faktor - 1 a životnost - 10 tisíc hodin.
Maximální točivý moment– maximální točivý moment, který převodovka vydrží při stálém nebo měnícím se zatížení, provoz s častými starty/zastavováními. Tato hodnota lze interpretovat jako okamžité špičkové zatížení v provozním režimu zařízení.
Požadovaný točivý moment– točivý moment splňující kritéria zákazníka. Jeho hodnota je menší nebo rovna jmenovitému momentu.
Návrhový krouticí moment– hodnota potřebná pro výběr převodovky. Odhadovaná hodnota se vypočítá pomocí následujícího vzorce:
Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2
Kde
Mr2 – požadovaný točivý moment;
Sf – provozní faktor (provozní faktor);
Mn2 – jmenovitý moment.
Provozní koeficient (faktor služby)
Provozní faktor (Sf) se vypočítá experimentálně. Zohledňuje se typ zatížení, denní doba provozu a počet spuštění/zastavení za hodinu provozu převodového motoru. Provozní koeficient lze určit pomocí údajů v tabulce 3.
Tabulka 3. Parametry pro výpočet provozního faktoru
| Typ zatížení | Počet spuštění/zastavení, hodina | Průměrná doba provozu, dny | |||
|---|---|---|---|---|---|
| <2 | 2-8 | 9-16h | 17-24 | ||
| Měkký start, statický provoz, střední hmotnostní zrychlení | <10 | 0,75 | 1 | 1,25 | 1,5 |
| 10-50 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | |
| 80-100 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 100-200 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| Mírné startovací zatížení, variabilní režim, střední hmotnostní zrychlení | <10 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 |
| 10-50 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 80-100 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 100-200 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| Provoz při velkém zatížení, střídavý režim, velké hmotnostní zrychlení | <10 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 |
| 10-50 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 80-100 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| 100-200 | 2 | 2,2 | 2,5 | 3 | |
Výkon pohonu
Správně vypočítaný výkon pohonu pomáhá překonat odpor mechanického tření, ke kterému dochází při lineárních a rotačních pohybech.
Elementární vzorec pro výpočet výkonu [P] je výpočet poměru síly k rychlosti.
Pro rotační pohyby se výkon vypočítá jako poměr točivého momentu k otáčkám za minutu:
P = (MxN)/9550
Kde
M – točivý moment;
N – počet otáček/min.
Výstupní výkon se vypočítá podle vzorce:
P2 = P x Sf
Kde
P – výkon;
Sf – provozní faktor (provozní faktor).
DŮLEŽITÉ!
Hodnota vstupního výkonu musí být vždy vyšší než hodnota výstupního výkonu, což je odůvodněno ztrátami v síti:
P1 > P2
Výpočty nelze provádět pomocí přibližného vstupního výkonu, protože účinnost se může výrazně lišit.
Faktor účinnosti (efektivita)
Uvažujme výpočet účinnosti na příkladu šnekové převodovky. Bude se rovnat poměru mechanického výstupního výkonu a vstupního výkonu:
ñ [%] = (P2/P1) x 100
Kde
P2 – výstupní výkon;
P1 – příkon.
DŮLEŽITÉ!
Ve šnekových převodovkách P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.
Čím vyšší je převodový poměr, tím nižší je účinnost.
Účinnost je ovlivněna dobou provozu a kvalitou maziv používaných pro preventivní údržbu převodového motoru.
Tabulka 4. Účinnost jednostupňové šnekové převodovky
| Převodový poměr | Účinnost při a w, mm | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | |
| 8,0 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,96 |
| 10,0 | 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 | 0,82 | 0,84 | 0,86 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 |
| 20,0 | 0,78 | 0,81 | 0,84 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 |
| 25,0 | 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 | 0,65 | 0,69 | 0,73 | 0,75 | 0,77 | 0,78 | 0,80 | 0,81 | 0,83 |
| 50,0 | 0,60 | 0,65 | 0,69 | 0,72 | 0,74 | 0,75 | 0,76 | 0,78 | 0,80 |
Tabulka 5. Účinnost vlnového převodu
Tabulka 6. Účinnost převodovek
Verze převodových motorů v nevýbušném provedení
Převodové motory této skupiny jsou klasifikovány podle typu provedení v nevýbušném provedení:
- „E“ – jednotky se zvýšeným stupněm ochrany. Lze použít v jakémkoli provozním režimu, včetně nouzových situací. Zvýšená ochrana zabraňuje možnosti vznícení průmyslových směsí a plynů.
- „D“ – pouzdro odolné proti výbuchu. Skříň jednotek je chráněna před deformací v případě výbuchu samotného převodového motoru. Toho je dosaženo díky svým konstrukčním vlastnostem a zvýšené těsnosti. Zařízení s třídou ochrany proti výbuchu „D“ lze použít při extrémně vysokých teplotách a s jakoukoli skupinou výbušných směsí.
- „I“ – jiskrově bezpečný obvod. Tento typ ochrany proti výbuchu zajišťuje udržení nevýbušného proudu v elektrické síti s přihlédnutím ke specifickým podmínkám průmyslové aplikace.
Indikátory spolehlivosti
Ukazatele spolehlivosti převodových motorů jsou uvedeny v tabulce 7. Všechny hodnoty jsou uvedeny pro dlouhodobý provoz při konstantním jmenovitém zatížení. Motor s převodovkou musí poskytovat 90 % zdroje uvedeného v tabulce i v režimu krátkodobého přetížení. Vyskytují se, když je zařízení spuštěno a jmenovitý točivý moment je překročen alespoň dvakrát.
Tabulka 7. Životnost hřídelí, ložisek a převodovek
S dotazy ohledně kalkulace a nákupu převodových motorů různých typů kontaktujte naše specialisty. Můžete se seznámit s katalogem šnekových, válcových, planetových a vlnových převodových motorů nabízených společností Tekhprivod.
Romanov Sergej Anatolievič,
vedoucí mechanického oddělení
Společnost Tekhprivod.
Další užitečné materiály:
1. Účel práce
Studium účinnosti převodovky při různých podmínkách zatížení.
2. Popis instalace
Pro studium činnosti převodovky se používá zařízení DP3M. Skládá se z těchto hlavních komponent (obr. 1): testovaná převodovka 5, elektromotor 3 s elektronickým otáčkoměrem 1, zátěžové zařízení 6, zařízení na měření točivého momentu 8, 9. Všechny komponenty jsou namontovány na jedné základně 7.
Skříň elektromotoru je zavěšena ve dvou podpěrách 2 tak, že osa otáčení hřídele elektromotoru se shoduje s osou otáčení skříně. Skříň motoru je proti kruhovému otáčení zajištěna plochou pružinou 4.
Převodovku tvoří šest stejných čelních ozubených kol s převodovým poměrem 1,71 (obr. 2). Převodový blok 19 je namontován na pevné ose 20 na podpěře kuličkového ložiska. Konstrukce bloků 16, 17, 18 je podobná bloku 19. Točivý moment je přenášen z kola 22 na hřídel 21 prostřednictvím pera.
Zatěžovacím zařízením je magnetická prášková brzda, jejíž princip činnosti je založen na vlastnosti magnetizovaného média odolávat pohybu feromagnetických těles v něm. Jako magnetizovatelné médium se používá kapalná směs minerálního oleje a ocelového prášku.
Zařízení pro měření točivého momentu a brzdného momentu se skládají z plochých pružin, které vytvářejí reaktivní momenty pro elektromotor a zátěžové zařízení. K plochým pružinám jsou přilepeny tenzometry připojené k zesilovači.
Na přední části základny zařízení je ovládací panel: tlačítko napájení zařízení „Síť“ 11; tlačítko napájení pro budicí obvod zátěžového zařízení „Load“ 13; tlačítko spínače elektromotoru „Motor“ 10; knoflík ovládání rychlosti elektromotoru „Ovládání rychlosti“ 12; knoflík pro regulaci budícího proudu zátěžového zařízení 14; tři ampérmetry 8, 9, 15 pro měření frekvence n, momentu M 1, momentu M 2, resp.
Rýže. 1. Schéma instalace
Rýže. 2. Testovaná převodovka
Technické vlastnosti zařízení DP3M:
3. Vypočítané závislosti
Stanovení účinnosti převodovky je založeno na současném měření točivých momentů na vstupním a výstupním hřídeli převodovky při ustálených otáčkách. V tomto případě se účinnost převodovky vypočítá pomocí vzorce:
= , (1)
kde M 2 je moment vytvořený zatěžovacím zařízením, N×m; M 1 – točivý moment vyvíjený elektromotorem, N×m; u – převodový poměr převodovky.
4. Pracovní příkaz
V první fázi se při dané konstantní rychlosti otáčení elektromotoru studuje účinnost převodovky v závislosti na točivém momentu vytvářeném zátěžovým zařízením.
Nejprve se zapne elektrický pohon a pomocí knoflíku regulace rychlosti se nastaví požadovaná rychlost otáčení. Knoflík pro nastavení budicího proudu zátěže je nastaven do nulové polohy. Napájecí obvod buzení je zapnutý. Plynulým otáčením knoflíku pro nastavení buzení se nastavuje první ze zadaných hodnot zatěžovacího momentu na hřídeli převodovky. Knoflík ovládání rychlosti udržuje zadanou rychlost otáčení. Mikroampérmetry 8, 9 (obr. 1) zaznamenávají momenty na hřídeli motoru a zátěžovém zařízení. Další úpravou budícího proudu se zátěžový moment zvýší na další specifikovanou hodnotu. Při konstantní rychlosti otáčení určete následující hodnoty M 1 a M 2.
Výsledky experimentu se zanesou do tabulky 1 a vynese se graf závislosti = f(M 2) při n = konst (obr. 4).
Ve druhém stupni se pro daný konstantní zatěžovací moment M 2 studuje účinnost převodovky v závislosti na rychlosti otáčení elektromotoru.
Zapne se napájecí obvod buzení a knoflíkem nastavení budícího proudu se nastaví zadaná hodnota točivého momentu na výstupním hřídeli převodovky. Knoflík ovládání rychlosti nastavuje rozsah rychlostí otáčení (od minima po maximum). Pro každý režim otáček je udržován konstantní zatěžovací moment M 2 a točivý moment na hřídeli motoru M 1 je zaznamenáván pomocí mikroampérmetru 8 (obr. 1).
Výsledky experimentu se zanesou do tabulky 2 a vynese se graf závislosti = f(n) při M 2 = konst (obr. 4).
5. Závěr
Je vysvětleno, z čeho se skládají výkonové ztráty u převodového pohonu a jak se určuje účinnost vícestupňové převodovky.
Jsou uvedeny podmínky, které umožňují zvýšení účinnosti převodovky. Je uvedeno teoretické zdůvodnění získaných grafů = f(M 2); = f(n).
6. Příprava zprávy
– Připravte si titulní stránku (viz příklad na straně 4).
– Nakreslete kinematické schéma převodovky.
Připravte a vyplňte tabulku. 1.
stůl 1
od okamžiku vytvořeného zátěžovým zařízením
– Vytvořte graf závislosti
| |
Rýže. 4. Graf závislosti = f(M 2) při n = konst
Připravte a vyplňte tabulku. 2.
tabulka 2
Výsledky studie účinnosti převodovky v závislosti na
z rychlosti otáčení elektromotoru
– Sestrojte graf závislosti.
| |
|
Rýže. 5. Graf závislosti = f(n) při M 2 = konst
Uveďte závěr (viz odstavec 5).
Kontrolní otázky
1. Popište konstrukci zařízení DPZM, z jakých hlavních komponent se skládá?
2. K jakým ztrátám výkonu dochází v ozubeném převodu a jaká je jeho účinnost?
3. Jak se mění charakteristiky převodu, jako je výkon, krouticí moment a rychlost otáčení z pohonu na hnaný hřídel?
4. Jak se určuje převodový poměr a účinnost vícestupňové převodovky?
5. Vyjmenujte podmínky, které umožňují zvýšit účinnost převodovky.
6. Pořadí práce při studiu účinnosti převodovky v závislosti na točivém momentu dodávaném zatěžovacím zařízením.
7. Pořadí práce při studiu účinnosti převodovky v závislosti na otáčkách motoru.
8. Uveďte teoretické vysvětlení výsledných grafů = f(M 2); = f(n).
Bibliografie
1. Reshetov, D. N. Části strojů: - učebnice pro studenty strojního inženýrství a strojních oborů vysokých škol / D. N. Reshetov. – M.: Mashinostroenie, 1989. – 496 s.
2. Ivanov, M. N. Části strojů: - učebnice pro studenty vysokých škol technických / M. N. Ivanov. – 5. vyd., přepracované. – M.: Vyšší škola, 1991. – 383 s.
LABORATORNÍ PRÁCE č. 8
Šneková převodovka je jednou z tříd mechanických převodovek. Převodovky jsou klasifikovány podle typu mechanické převodovky. Šroub, který tvoří základ šnekového převodu, je vzhledově podobný šneku, odtud název.
Převodový motor je celek skládající se z převodovky a elektromotoru, které jsou obsaženy v jednom celku. Motor se šnekovou převodovkouvytvořené aby fungoval jako elektromechanický motor v různých strojích pro všeobecné použití. Je pozoruhodné, že tento typ zařízení funguje perfektně při konstantním i proměnlivém zatížení.
U šnekové převodovky dochází ke zvýšení točivého momentu a snížení úhlové rychlosti výstupního hřídele přeměnou energie obsažené ve vysoké úhlové rychlosti a nízkém točivém momentu na vstupním hřídeli.
Chyby ve výpočtu a výběru převodovky mohou vést k jejímu předčasnému selhání a v důsledku toho v nejlepším případě 
k finančním ztrátám.
Práce s výpočtem a výběrem převodovky proto musí být svěřena zkušeným konstrukčním specialistům, kteří zohlední všechny faktory od umístění převodovky v prostoru a provozních podmínek až po teplotu jejího ohřevu během provozu. Poté, co to potvrdí vhodnými výpočty, specialista zajistí výběr optimální převodovky pro váš konkrétní pohon.
Praxe ukazuje, že správně zvolená převodovka poskytuje životnost minimálně 7 let - u šnekových převodovek a 10-15 let u převodovek čelních.
Výběr jakékoli převodovky se provádí ve třech fázích:
1. Výběr typu převodovky
2. Výběr velikosti (standardní velikosti) převodovky a její charakteristiky.
3. Ověřovací výpočty
1. Výběr typu převodovky
1.1 Počáteční údaje:
Kinematické schéma pohonu udávající všechny mechanismy připojené k převodovce, jejich prostorové uspořádání vůči sobě, s uvedením montážních míst a způsobů montáže převodovky.
1.2 Určení umístění os hřídelů převodovky v prostoru.
Čelní převodovky:
Osy vstupního a výstupního hřídele převodovky jsou vzájemně rovnoběžné a leží pouze v jedné horizontální rovině - horizontální čelní převodovka.
Osy vstupního a výstupního hřídele převodovky jsou vzájemně rovnoběžné a leží pouze v jedné vertikální rovině - vertikální čelní převodovka.
Osa vstupního a výstupního hřídele převodovky může být v libovolné prostorové poloze, přičemž tyto osy leží na stejné přímce (splývají) - souosá válcová nebo planetová převodovka.
Kuželové převodovky:
Osy vstupního a výstupního hřídele převodovky jsou na sebe kolmé a leží pouze v jedné horizontální rovině.
Šnekové převodovky:
Osa vstupního a výstupního hřídele převodovky může být v libovolné prostorové poloze, přičemž se vzájemně kříží pod úhlem 90 stupňů a neleží ve stejné rovině - jednostupňová šneková převodovka.
Osa vstupního a výstupního hřídele převodovky může být v libovolné prostorové poloze, přičemž jsou vzájemně rovnoběžné a neleží ve stejné rovině, nebo se vzájemně kříží v úhlu 90 stupňů a neleží ve stejné rovině - dvoustupňová převodovka.
1.3 Určení způsobu upevnění, montážní polohy a možnosti montáže převodovky. 
Způsob upevnění převodovky a montážní poloha (uchycení do základu nebo na hnaný hřídel hnacího mechanismu) se určuje podle technických charakteristik uvedených v katalogu pro každou převodovku samostatně.
Možnost montáže je určena podle schémat uvedených v katalogu. Schémata „Možnosti montáže“ jsou uvedeny v části „Označení převodovek“.
1.4 Při výběru typu převodovky lze navíc vzít v úvahu následující faktory
1) Hladina hluku
- nejnižší - pro šnekové převodovky
- nejvyšší - pro šroubové a kuželové převodovky
2) Účinnost
- nejvyšší je u planetových a jednostupňových čelních převodovek
- nejnižší je u šnekových převodů, zejména dvoustupňových
Šnekové převodovky se přednostně používají v opakovaných a krátkodobých provozních režimech
3) Spotřeba materiálu pro stejné hodnoty točivého momentu na pomaloběžném hřídeli
- nejnižší je pro planetární jednostupňové
4) Rozměry se stejnými převodovými poměry a točivými momenty:
- největší axiální jsou pro koaxiální a planetární
- největší ve směru kolmém na osy - pro válcové
- nejmenší radiální - až planetární.
5) Relativní cena rub/(Nm) pro stejné středové vzdálenosti:
- nejvyšší je u kuželovitých
- nejnižší je pro planetární
2. Výběr velikosti (standardní velikosti) převodovky a její charakteristiky
2.1. Počáteční údaje
Kinematické schéma pohonu obsahující následující údaje:
- typ hnacího stroje (motor);
- požadovaný točivý moment na výstupním hřídeli T požadovaný, Nm, nebo požadovaný výkon pohonného systému P, kW;
- rychlost otáčení vstupního hřídele převodovky nin, ot/min;
- rychlost otáčení výstupního hřídele převodovky n out, ot/min;
- povaha zatížení (stejnoměrné nebo nerovnoměrné, vratné nebo nevratné, přítomnost a velikost přetížení, přítomnost otřesů, nárazů, vibrací);
- požadovaná doba provozu převodovky v hodinách;
- průměrná denní práce v hodinách;
- počet startů za hodinu;
- doba zapnutí se zátěží, pracovní cyklus %;
- podmínky prostředí (teplota, podmínky odvodu tepla);
- Doba zapnutí při zatížení;
- radiální konzolové zatížení působící uprostřed přistávací části konců výstupního hřídele F out a vstupního hřídele F in;
2.2. Při výběru velikosti převodovky se vypočítávají následující parametry:
1) Převodový poměr
U= n dovnitř / n ven (1)
Nejekonomičtější je provoz převodovky na vstupní otáčky nižší než 1500 ot/min a pro delší bezproblémový chod převodovky se doporučuje používat otáčky vstupního hřídele nižší než 900 ot/min.
Převodový poměr se zaokrouhlí v požadovaném směru na nejbližší číslo podle tabulky 1.
Pomocí tabulky se volí typy převodovek, které vyhovují danému převodovému poměru.
2) Odhadovaný točivý moment na výstupním hřídeli převodovky
T calc = T požadované x K rez, (2)
T požadované - požadovaný točivý moment na výstupním hřídeli, Nm (počáteční údaje nebo vzorec 3)
Režim K - koeficient provozního režimu
Se známým výkonem pohonného systému:
Požadované T = (požadováno P x U x 9550 x účinnost)/ vstup n, (3)
P požadováno - výkon pohonné soustavy, kW
nin - rychlost otáčení vstupního hřídele převodovky (za předpokladu, že hřídel pohonného systému přenáší otáčení přímo na vstupní hřídel převodovky bez přídavného převodu), ot./min.
U - převodový poměr, vzorec 1
Účinnost - účinnost převodovky
Koeficient provozního režimu je definován jako součin koeficientů: 
Pro převodovky:
K dir = K 1 x K 2 x K 3 x K PV x K rev (4)
Pro šnekové převodovky:
K dir = K 1 x K 2 x K 3 x K PV x K rev x K h (5)
K 1 - koeficient typu a charakteristiky pohonného systému, tabulka 2
K 2 - tabulka 3 koeficientu doby provozu
K 3 - koeficient počtu startů tabulka 4
K PV - tabulka 5 koeficientů trvání sepnutí
K rev - koeficient vratnosti, při nevratném chodu K rev = 1,0 při zpětném chodu K rev = 0,75
Kh je koeficient, který bere v úvahu umístění červího páru v prostoru. Když je šnek umístěn pod kolem, K h = 1,0, když je umístěn nad kolem, K h = 1,2. Když je šnek umístěn na straně kola, K h = 1,1.
3) Odhadované radiální konzolové zatížení výstupního hřídele převodovky
F out.calc = F out x K režim, (6)
Fout - radiální konzolové zatížení působící uprostřed dosedací části konců výstupního hřídele (počáteční údaje), N
Režim K - koeficient provozního režimu (vzorec 4.5)
3. Parametry zvolené převodovky musí splňovat následující podmínky:
1) T nom > T calc, (7)
Tnom - jmenovitý moment na výstupním hřídeli převodovky, uvedený v tomto katalogu v technických specifikacích pro každou převodovku, Nm
T calc - vypočítaný moment na výstupním hřídeli převodovky (vzorec 2), Nm
2) Fnom > Fout.calc (8)
F nominální zatížení konzoly ve středu dosedací části konců výstupního hřídele převodovky, uvedené v technických specifikacích pro každou převodovku, N.
F out.calc - vypočtené radiální konzolové zatížení na výstupním hřídeli převodovky (vzorec 6), N.
3) Výpočet vstupu P< Р терм х К т, (9)
Výpočet vstupu P - odhadovaný výkon elektromotoru (vzorec 10), kW
R term - tepelný výkon, jehož hodnota je uvedena v technických charakteristikách převodovky, kW
Kt - teplotní koeficient, jehož hodnoty jsou uvedeny v tabulce 6
Konstrukční výkon elektromotoru je určen:
P výpočet vstupu = (T out x n out)/(9550 x účinnost), (10)
Tout - vypočtený točivý moment na výstupním hřídeli převodovky (vzorec 2), Nm
n out - otáčky výstupního hřídele převodovky, ot./min
Účinnost je účinnost převodovky,
A) Pro spirálové převodovky:
- jednostupňové - 0,99
- dvoustupňové - 0,98
- třístupňové - 0,97
- čtyřrychlostní - 0,95
B) Pro kuželové převodovky:
- jednostupňové - 0,98
- dvoustupňové - 0,97
C) Pro převodovky kuželo-helé - jako součin hodnot kuželové a válcové části převodovky.
D) U šnekových převodovek je účinnost uvedena v technických specifikacích pro každou převodovku pro každý převodový poměr.
Manažeři naší společnosti vám pomohou s nákupem šnekové převodovky, zjistí cenu převodovky, vybere správné komponenty a pomůže vám s otázkami, které vyvstanou během provozu.
stůl 1
tabulka 2
|
Vedoucí auto |
Generátory, elevátory, odstředivé kompresory, rovnoměrně zatížené dopravníky, míchačky kapalných látek, odstředivá čerpadla, zubová čerpadla, šroubová čerpadla, výložníkové mechanismy, dmychadla, ventilátory, filtrační zařízení. |
Úpravny vody, nerovnoměrně zatížené dopravníky, navijáky, kabelové bubny, pojezdové, otočné, zvedací mechanismy jeřábů, míchačky betonu, pece, převodové hřídele, řezačky, drtiče, mlýny, zařízení pro ropný průmysl. |
Vysekávací lisy, vibrační zařízení, pily, třídiče, jednoválcové kompresory. |
Zařízení pro výrobu pryžových výrobků a plastů, míchací stroje a zařízení pro tvarové válcování. |
|
Elektrický motor, parní turbína |
||||
|
4, 6 válcové spalovací motory, hydraulické a pneumatické motory |
||||
|
1, 2, 3 válcové spalovací motory |
Tabulka 3
Tabulka 4
Tabulka 5
Tabulka 6
|
chlazení |
Okolní teplota, C o |
Doba sepnutí, pracovní cyklus %. |
||||
|
Převodovka bez outsider chlazení. |
||||||
|
Redukce se spirálou vodního chlazení. |
||||||
Přítomnost kinematického schématu pohonu zjednoduší volbu typu převodovky. Konstrukčně jsou převodovky rozděleny do následujících typů:
Převodový poměr [I]
Převodový poměr se vypočítá podle vzorce:
I = N1/N2
Kde
N1 – otáčky hřídele (ot/min) na vstupu;
N2 – otáčky hřídele (ot/min) na výstupu.
Hodnota získaná při výpočtech se zaokrouhlí na hodnotu uvedenou v technických charakteristikách konkrétního typu převodovky.
Tabulka 2. Rozsah převodových poměrů pro různé typy převodovek
DŮLEŽITÉ!
Rychlost otáčení hřídele elektromotoru a tím i vstupního hřídele převodovky nesmí překročit 1500 ot./min. Pravidlo platí pro všechny typy převodovek, kromě válcových souosých převodovek s otáčkami do 3000 ot./min. Výrobci tento technický parametr uvádějí v souhrnných charakteristikách elektromotorů.
Točivý moment převodovky
Výstupní točivý moment– kroutící moment na výstupním hřídeli. Zohledňuje se jmenovitý výkon, bezpečnostní faktor [S], předpokládaná životnost (10 tisíc hodin) a účinnost převodovky.
Jmenovitý točivý moment– maximální točivý moment zajišťující bezpečný přenos. Jeho hodnota je vypočtena s ohledem na bezpečnostní faktor - 1 a životnost - 10 tisíc hodin.
Maximální točivý moment (M2max]– maximální točivý moment, který převodovka vydrží při stálém nebo měnícím se zatížení, provoz s častými starty/zastavováními. Tuto hodnotu lze interpretovat jako okamžitou špičkovou zátěž v provozním režimu zařízení.
Požadovaný točivý moment– točivý moment splňující kritéria zákazníka. Jeho hodnota je menší nebo rovna jmenovitému momentu.
Návrhový krouticí moment– hodnota potřebná pro výběr převodovky. Odhadovaná hodnota se vypočítá pomocí následujícího vzorce:
Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2
Kde
Mr2 – požadovaný točivý moment;
Sf – provozní faktor (provozní faktor);
Mn2 – jmenovitý moment.
Provozní koeficient (faktor služby)
Provozní faktor (Sf) se vypočítá experimentálně. Zohledňuje se typ zatížení, denní doba provozu a počet spuštění/zastavení za hodinu provozu převodového motoru. Provozní koeficient lze určit pomocí údajů v tabulce 3.
Tabulka 3. Parametry pro výpočet provozního faktoru
| Typ zatížení | Počet spuštění/zastavení, hodina | Průměrná doba provozu, dny | |||
|---|---|---|---|---|---|
| <2 | 2-8 | 9-16h | 17-24 | ||
| Měkký start, statický provoz, střední hmotnostní zrychlení | <10 | 0,75 | 1 | 1,25 | 1,5 |
| 10-50 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | |
| 80-100 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 100-200 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| Mírné startovací zatížení, variabilní režim, střední hmotnostní zrychlení | <10 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 |
| 10-50 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 80-100 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 100-200 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| Provoz při velkém zatížení, střídavý režim, velké hmotnostní zrychlení | <10 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 |
| 10-50 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 80-100 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| 100-200 | 2 | 2,2 | 2,5 | 3 | |
Výkon pohonu
Správně vypočítaný výkon pohonu pomáhá překonat odpor mechanického tření, ke kterému dochází při lineárních a rotačních pohybech.
Elementární vzorec pro výpočet výkonu [P] je výpočet poměru síly k rychlosti.
Pro rotační pohyby se výkon vypočítá jako poměr točivého momentu k otáčkám za minutu:
P = (MxN)/9550
Kde
M – točivý moment;
N – počet otáček/min.
Výstupní výkon se vypočítá podle vzorce:
P2 = P x Sf
Kde
P – výkon;
Sf – provozní faktor (provozní faktor).
DŮLEŽITÉ!
Hodnota vstupního výkonu musí být vždy vyšší než hodnota výstupního výkonu, což je odůvodněno ztrátami v síti:
P1 > P2
Výpočty nelze provádět pomocí přibližného vstupního výkonu, protože účinnost se může výrazně lišit.
Faktor účinnosti (efektivita)
Uvažujme výpočet účinnosti na příkladu šnekové převodovky. Bude se rovnat poměru mechanického výstupního výkonu a vstupního výkonu:
ñ [%] = (P2/P1) x 100
Kde
P2 – výstupní výkon;
P1 – příkon.
DŮLEŽITÉ!
Ve šnekových převodovkách P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.
Čím vyšší je převodový poměr, tím nižší je účinnost.
Účinnost je ovlivněna dobou provozu a kvalitou maziv používaných pro preventivní údržbu převodového motoru.
Tabulka 4. Účinnost jednostupňové šnekové převodovky
| Převodový poměr | Účinnost při a w, mm | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | |
| 8,0 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,96 |
| 10,0 | 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 | 0,82 | 0,84 | 0,86 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 |
| 20,0 | 0,78 | 0,81 | 0,84 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 |
| 25,0 | 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 | 0,65 | 0,69 | 0,73 | 0,75 | 0,77 | 0,78 | 0,80 | 0,81 | 0,83 |
| 50,0 | 0,60 | 0,65 | 0,69 | 0,72 | 0,74 | 0,75 | 0,76 | 0,78 | 0,80 |
Tabulka 5. Účinnost vlnového převodu
Tabulka 6. Účinnost převodovek
Verze převodových motorů v nevýbušném provedení
Převodové motory této skupiny jsou klasifikovány podle typu provedení v nevýbušném provedení:
- „E“ – jednotky se zvýšeným stupněm ochrany. Lze použít v jakémkoli provozním režimu, včetně nouzových situací. Zvýšená ochrana zabraňuje možnosti vznícení průmyslových směsí a plynů.
- „D“ – pouzdro odolné proti výbuchu. Skříň jednotek je chráněna před deformací v případě výbuchu samotného převodového motoru. Toho je dosaženo díky svým konstrukčním vlastnostem a zvýšené těsnosti. Zařízení s třídou ochrany proti výbuchu „D“ lze použít při extrémně vysokých teplotách a s jakoukoli skupinou výbušných směsí.
- „I“ – jiskrově bezpečný obvod. Tento typ ochrany proti výbuchu zajišťuje udržení nevýbušného proudu v elektrické síti s přihlédnutím ke specifickým podmínkám průmyslové aplikace.
Indikátory spolehlivosti
Ukazatele spolehlivosti převodových motorů jsou uvedeny v tabulce 7. Všechny hodnoty jsou uvedeny pro dlouhodobý provoz při konstantním jmenovitém zatížení. Motor s převodovkou musí poskytovat 90 % zdroje uvedeného v tabulce i v režimu krátkodobého přetížení. Vyskytují se, když je zařízení spuštěno a jmenovitý točivý moment je překročen alespoň dvakrát.
Tabulka 7. Životnost hřídelí, ložisek a převodovek
S dotazy ohledně kalkulace a nákupu převodových motorů různých typů kontaktujte naše specialisty. Můžete se seznámit s katalogem šnekových, válcových, planetových a vlnových převodových motorů nabízených společností Tekhprivod.
Romanov Sergej Anatolievič,
vedoucí mechanického oddělení
Společnost Tekhprivod.
Další užitečné materiály:
1. ÚČEL PRÁCE
Prohloubení znalostí teoretického materiálu, získání praktických dovedností pro samostatné experimentální určování převodovek.
2. ZÁKLADNÍ TEORETICKÁ USTANOVENÍ
Mechanická účinnost převodovky je poměr užitečně vynaloženého výkonu (síla odporových sil Nc k síle hnacích sil N d na vstupním hřídeli převodovky:
Výkony hnacích sil a odporových sil lze určit pomocí vzorců
(2)
(3)
Kde M d A Slečna– momenty hnacích sil, respektive odporových sil, Nm; a - úhlové rychlosti hřídelů převodovky, v daném pořadí, vstup a výstup, S -1 .
Dosazením (2) a (3) do (1) dostaneme
(4)
kde je převodový poměr převodovky.
Každý složitý stroj se skládá z řady jednoduchých mechanismů. Účinnost stroje lze snadno určit, pokud je známa účinnost všech jeho jednoduchých mechanismů. Pro většinu mechanismů byly vyvinuty analytické metody pro stanovení účinnosti, nicméně odchylky v čistotě zpracování třecích ploch dílů, přesnost jejich výroby, změny zatížení prvků kinematických dvojic, podmínky mazání, rychlost relativního pohybu atd. vedou ke změně hodnoty součinitele tření.
Proto je důležité mít možnost experimentálně určit účinnost zkoumaného mechanismu za konkrétních provozních podmínek.
Parametry potřebné k určení účinnosti převodovky ( M d, M s A L r) lze určit pomocí zařízení DP-3K.
3. ZAŘÍZENÍ DP-3K
Zařízení (obrázek) je namontováno na litinovém podstavci 1 a skládá se ze sestavy elektromotoru 2 s otáčkoměrem 3, zátěžovým zařízením 4 a studovanou převodovkou 5.
3 6 8 2 5 4 9 7 1
 |
11 12 13 14 15 10
Rýže. Kinematické schéma zařízení DP-3K
Skříň elektromotoru je zavěšena ve dvou podpěrách tak, že osa otáčení hřídele motoru se shoduje s osou otáčení skříně. Skříň motoru je zajištěna proti kruhovému otáčení plochou pružinou 6. Při přenosu krouticího momentu z hřídele elektromotoru na převodovku vytváří pružina jalový moment působící na skříň elektromotoru. Hřídel elektromotoru je spojena se vstupním hřídelem převodovky pomocí spojky. Jeho opačný konec je kloubově spojen s hřídelí otáčkoměru.
Převodovka v zařízení DK-3K se skládá ze šesti stejných párů ozubených kol uložených na kuličkových ložiskách ve skříni.
Horní část převodovek má snadno odnímatelný kryt z organického skla a slouží k vizuálnímu pozorování a měření převodů při určování převodového poměru.
Zatěžovacím zařízením je magnetická prášková brzda, jejíž princip činnosti je založen na vlastnosti magnetizovaného média odolávat pohybu feromagnetických těles v něm. Jako magnetizovatelné médium je v konstrukci zátěžového zařízení použita kapalná směs minerálního oleje a železného prášku. Skříň nakládacího zařízení je uložena vyváženě vzhledem k základně zařízení na dvou ložiskách. Omezení od kruhového otáčení pouzdra je provedeno plochou pružinou 7, která vytváří reaktivní moment, který vyrovnává moment odporových sil (brzdný moment) vytvářených zátěžovým zařízením.
Zařízení pro měření točivého momentu a brzdného momentu se skládají z plochých pružin 6 a 7 a číselníkových úchylkoměrů 8 a 9, které měří výchylky pružiny úměrné hodnotám točivého momentu. K pružinám jsou dodatečně přilepeny tenzometry, z nichž lze signál snímat i na osciloskopu přes tenzometrický zesilovač.
Na přední části základny zařízení je umístěn ovládací panel 10, na kterém jsou instalovány:
Páčkový spínač 11 zapněte a vypněte elektromotor;
Rukojeť 12 pro regulaci otáček hřídele elektromotoru;
Signální světlo 13 pro zapnutí zařízení;
Pákový spínač 14 zapíná a vypíná obvod budícího vinutí zátěžového zařízení;
Knoflík 15 pro nastavení buzení zátěžového zařízení.
Při provádění této laboratorní práce byste měli:
Určete převodový poměr;
Kalibrace měřicích zařízení;
Určete účinnost převodovky v závislosti na odporových silách a počtu otáček elektromotoru.
4. POSTUP PŘI PROVÁDĚNÍ DÍLA
4.1. Stanovení převodového poměru
Převodový poměr zařízení DP-3K je určen vzorcem
(5)
Kde z 2 , z 1 – počet zubů většího a menšího kola jednoho stupně; Na=6 – počet převodových stupňů se stejným převodovým poměrem.
U převodovky zařízení DP-3K je převodový poměr jednoho stupně
Nalezené hodnoty převodového poměru i p zkontrolovat experimentálně.
4.2. Kalibrace měřicích zařízení
Kalibrace měřicích zařízení se provádí s odpojeným zařízením od zdroje elektrického proudu pomocí kalibračních zařízení složených z pák a závaží.
Chcete-li kalibrovat zařízení pro měření točivého momentu elektromotoru, musíte:
Nainstalujte kalibrační zařízení DP3A sb na kryt motoru. 24;
Nastavte závaží na páce kalibračního zařízení na nulovou značku;
Nastavte šipku indikátoru na nulu;
Při umísťování závaží na páku při následujících děleních zaznamenejte hodnoty indikátoru a odpovídající dělení na páku;
Určete průměrnou hodnotu m prům ukazatele rozdělení ceny pomocí vzorce
(6)
Kde NA– počet měření (rovný počtu dílků na páce); G- hmotnost nákladu, N; N i– údaje indikátoru, – vzdálenost mezi značkami na páce ( m).
Stanovení průměrné hodnoty m c .sr Cena dělení indikátoru zátěžového zařízení se provádí instalací kalibračního zařízení DP3A sb na tělo zátěžového zařízení. 25 pomocí podobné metody.
Poznámka. Hmotnost břemen v kalibračních zařízeních DP3K sb. 24 a DP3K So. 25 je 1 a 10 v tomto pořadí N.
4.3. Stanovení účinnosti převodovky
Stanovení účinnosti převodovky v závislosti na odporových silách, tzn. .
Chcete-li určit závislost, musíte:
Zapněte páčkový vypínač 11 elektromotoru zařízení a knoflíkem regulace rychlosti 12 nastavte rychlost otáčení n určenou učitelem;
Nastavte knoflík 15 pro nastavení budícího proudu zátěžového zařízení do nulové polohy, zapněte pákový spínač 14 v obvodu buzení;
Plynulým otáčením ovládacího knoflíku budícího proudu nastavte první hodnotu (10 dílků) momentu podle šipky indikátoru Slečna odpor;
Pomocí ovladače rychlosti 12 nastavte (opravte) počáteční nastavenou rychlost n;
Zaznamenejte hodnoty h 1 ah 2 indikátorů 8 a 9;
Další úpravou budícího proudu zvyšte moment odporu (zatížení) na další zadanou hodnotu (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 dílků);
Udržujte konstantní rychlost otáčení a zaznamenejte hodnoty indikátoru;
Určete hodnoty momentů hnacích sil M d a odporové síly Slečna pro všechna měření pomocí vzorců
(7)
(8)
Určete účinnost převodovky pro všechna měření pomocí vzorce (4);
Zadejte hodnoty indikátoru h 1 a h 2, momentové hodnoty M d A Slečna a zjištěné hodnoty účinnosti převodovky pro všechna měření v tabulce;
Sestrojte graf závislosti.
4.4. Stanovení účinnosti převodovky v závislosti na otáčkách elektromotoru
Chcete-li určit grafickou závislost, musíte:
Zapněte páčkový vypínač 14 napájecího a budícího obvodu a knoflíkem 15 nastavte budicí proud pro nastavení hodnoty točivého momentu určeného učitelem. Slečna na výstupním hřídeli převodovky;
Zapněte elektrický motor zařízení (přepínač 11);
Nastavením knoflíku regulace rychlosti 12 postupně na řadu hodnot (od minima po maximum) rychlosti otáčení hřídele elektromotoru a udržováním konstantní hodnoty točivého momentu Slečna zatížení, zaznamenejte hodnoty indikátoru h 1 ;
Uveďte kvalitativní posouzení vlivu rychlosti otáčení n na účinnost převodovky.
5. SESTAVENÍ ZPRÁVY
Zpráva o provedené práci musí obsahovat jméno,
účel práce a úkoly stanovení mechanické účinnosti, hlavní technické údaje instalace (typ převodovky, počet zubů na kolech, typ elektromotoru, zatěžovací zařízení, měřicí přístroje a přístroje), výpočty, popis kalibrace měřicích zařízení, tabulky experimentálně získaných dat.
6. ZKONTROLUJTE OTÁZKY
1. Co se nazývá mechanická účinnost? Jeho rozměr.
2. Na čem závisí mechanická účinnost?
3. Proč se mechanická účinnost určuje experimentálně?
4. Co je to snímač v zařízeních pro měření momentu a brzdného momentu?
5. Popište nakládací zařízení a princip jeho činnosti.
6. Jak se změní mechanická účinnost převodovky, když se zdvojnásobí (sníží) moment odporových sil?
7. Jak se změní mechanická účinnost převodovky, když se moment odporu zvýší (sníží) 1,5krát?
Laboratoř 9
