Методика выбора редуктора с учетом Kf

Методика выбора редуктора с учетом
      эксплуатационного коэффициента Kf

 

ВНИМАНИЕ! Данная методика выбора редуктора, мотор-редуктора применяется при определении необходимого типоразмера только для серий редукторов 7Ц, 7Ц2, 7Ц3, 7Ц4, 7КЦ1, 7КЦ2, 7КЦ3, и мотор-редукторов серий 7МЦ2, 7МЦ3. Она позволяет наиболее точно учитывать влияние рабочей машины на редуктор с использованием эксплуатационного коэффициента Kf (сервис-фактора).

 

1 Общие  положения

1.1 Выбор редуктора заключается в определении его типоразмера на основании:

-        Сравнения максимальных и задаваемых значений крутящих моментов на выходном валу.

-        Проверки условий отсутствия перегрева редуктора.

1.2 Значения крутящих моментов и передаточных чисел, приведены в таблицах технических характеристик настоящего каталога.

1.3 Значения расчетных параметров для выбора редуктора определяются по настоящей методике при этом необходимо учитывать следующие факторы:

-        Мощность двигателя выбирается из ряда мощностей двигателя принятого типа с округлением до ближайшего большего значения к мощности, потребляемой приводимой машиной с учетом КПД привода.

-        Большие по мощности двигатели (значительно превышающие требуемые) развивают большие пусковые токи и пусковые мощности более двукратных, что может вызвать неучтенные перегрузки редуктора. Использование подобных двигателей возможно по согласованию с заводом – изготовителем редуктора.

-        Наиболее экономичной является эксплуатация редуктора при частоте вращения на входе < 1500 об/мин, а  с целью более длительной безотказной работы редуктора рекомендуется принимать частоту вращения входного вала < 900 об/мин.

 

2 Выбор редуктора

2.1 Выбор типа редуктора:

   Исходными данными для выбора типа редуктора служат чертеж и кинематическая схема привода, требуемое передаточное число i_ред  , характеристики режима эксплуатации, требования к расположению осей в пространстве.

  По известному передаточному числу определяется количество ступеней редуктора, руководствуясь схемой:

-        При значениях i_ред < 6,3 выбирают одноступенчатый редуктор.

-        При значениях  7,1< i_ред < 20 выбирают двухступенчатый редуктор.

-        При значениях  20< i_ред < 100 выбирают трехступенчатый редуктор.

-        При значениях  i_ред  превышающих ранее приведенные величины выбирают четырех – и более ступенчатые редукторы.

  Положение выходного вала (горизонтальное или вертикальное), расположение входного вала по отношению к выходному валу (параллельное или перпендикулярное), способ монтажа редуктора (на фундаменте или на ведомый вал объекта) определяют по приведенным в каталоге рисункам.

Из рисунков каждого редуктора и размеров, приведенных в таблицах, определяются все монтажные положения,  в которые редуктор может быть установлен. При этом в

обозначении редукторов могут быть указаны специальные символы, обозначающие модификации редуктора. 

 

 2.2 Выбор габарита (типоразмера) редуктора.

 2.2.1 Критериями выбора типоразмера редуктора являются расчетные значения крутящего момента на выходном валу и недопустимость перегрева редуктора.

2.2.2 Исходными данными для определения габарита редуктора являются:

-        Вид приводимой машины.

-        Требуемый крутящий момент на выходном валу редуктора (валу рабочей машины), Т_{ВЫХ.ТРЕБ} , Н´м.

-        Частота вращения выходного вала редуктора, n_ВЫХ ,  об/мин.

-        Частота вращения входного вала редуктора, n_ВХ ,  об/мин.

-        Вид двигателя.

-        Характер нагрузки (равномерная и неравномерная, реверсивная или нереверсивная, наличие и величина перегрузок, наличие толчков, ударов, вибраций).

-        Требуемая длительность эксплуатации редуктора в часах.

-        Средняя ежесуточная работа в часах.

-        Количество включений в час.

-        Продолжительность включений под нагрузкой, ПВ %.

-        Условия окружающей среды (температура, условия отвода тепла).

-        Соединение редуктора с приводимой машиной (муфтой или передачами: зубчатой, цепной, клиноременной и т.д.).

-        Радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала F_{ВЫХ.ТРЕБ.} и входного вала   F_{ВХ.ТРЕБ} , Н.

2.2.3 При выборе габарита редуктора производится расчет следующих параметров редукторов по формулам:

• Передаточное отношение редуктора:

i_ред=n_вх/n_вых

                                                           (1f)

• Расчетная мощность двигателя:

Р вх.расч.=Твых.треб.*nвых./9550*n

 

                                          (2f)

где Р_{ВХ. РАСЧ} – расчетная мощность двигателя, кВт,

               η – коэффициент полезного действия редуктора,

Значения η принимается равным:

- Для цилиндрических редукторов: одноступенчатых - 0,98; двухступенчатых - 0,97; трехступенчатых - 0,96; четырехступенчатых - 0,95.

- Для конических редукторов: одноступенчатых - 0,97; двухступенчатых - 0,96.

- Для коническо-цилиндрических редукторов – как произведение значений η конической и цилиндрической частей редуктора.

•  Мощность двигателя Р _ДВИГ. назначается из ряда мощностей двигателей принятого типа с округлением до ближайшего большего значения от  расчетной мощности Р_{ВХ.РАСЧ.}

Р _ДВИГ  > Р_{ВХ. РАСЧ}                                                                           (3f)

• Номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора, с учетом сервис фактора Кf:

Тf  = Т_{ВЫХ.ТРЕБ.} ´ Кf,                                              (4f)

 

где Кf   - эксплуатационный коэффициент (сервис-фактор) определяется по формуле:

 

Кf= Кf₁ х Кf₂                                                                   (5f)

 

Коэффициент Кf₁ определяется по ежедневному времени работы и количеству включений с учетом характера нагрузки в зависимости от коэффициента инерции  по таблице 1.

 

Таблица 1 Коэффициент характеристики нагрузки Кf₁

 

Определено три характера нагрузки:

А  (КL < 0.5) – спокойная безударная, к ней относятся:	(КL > 0.5 - 10) – нагрузка с малыми и средними ударами, к ней относятся:	В (КL > 10 ) – сильная ударная нагрузка, к ней относятся:
генераторы,центробежные компрессоры, равномерно загружаемые конвейеры, смесители жидких веществ, насосы центробежные, мешалки для чистых жидкостей воздуходувки, вентиляторы, фильтрующие устройства	неравномерно загружаемые конвейеры (транспортеры для тяжелых материалов), ковшовые элеваторы, лебедки, бетономешалки, тросовые барабаны, ходовые, поворотные, подъемные механизмы подъемных кранов,трансмиссионные валы, шестеренные насосы, резаки, дробилки,оборудование для нефтяной промышленности, водоочистные сооружения	мешалки с высокой вязкостью, измельчители, тяжелые лебедки, рольганги, ковшовые элеваторы, камнедробилки, шаровые мельницы, мельницы для цемента, молотковые дробилки, грохот,вибраторы, экструдеры, пробойные прессы, лесопильные машины, одноцилиндровые компрессоры

Коэффициент нагрузки К_L определяется как отношение внешних моментов инерции, приведенных к валу двигателя J прив, к моменту инерции двигателя J дв (момент инерции ротора двигателя, тормоза и инерционной крыльчатки).

К_L = J прив / J дв                                          (5f)

Коэффициент  характеристики двигателя  Кf₂ выбираются по таблице 2.

 

Таблица 2 Коэффициент характеристики двигателя Кf₂

 

2.2.4  Подбор редукторов производится в следующей последовательности:

-        Выбирается тип и исполнение редуктора по необходимой компоновочной схеме привода.

-        Определяется передаточное число редуктора по формуле (1f).

-        Определяется количество ступеней по рекомендациям п. 2.1.

-        Определяется коэффициент характера нагрузки Kf1 по таблице1.

-        Определяется коэффициент  характеристики двигателя  Кf₂ по таблице 2.

-        Рассчитывается эксплуатационный коэффициент Кf (сервис-фактор) по формуле (5f).

-        Рассчитывается номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора Тf (Н×м) с учетом сервис фактора Кf по формуле (4f).

-        По известным типу редуктора, передаточному числу и количеству ступеней из таблиц каталога подбирается редуктор с обеспечением условия:

-         

Т_{ВЫХ.ТАБ}  > Тf_.,                                                         (6f)

где Т_{ВЫХ.ТАБ}  - номинальный крутящий момент из таблиц каталога,

 

2.3 Проверка условий отсутствия перегрева редуктора.

Проверка производится определением выполнения условия:

Р_{ВХ.РАСЧ.} ≤  Р_ТЕРМ. ´ К_Т , кВт,                                                  (7f)

где К_Т – температурный коэффициент, значения которого приведены в таблице 3.

Р_ТЕРМ – термическая мощность (кВт), значение которой приводятся в паспортах, технических условиях на редукторы, каталогах.

Таблица 3 Температурный коэффициент К_Т

 

Окончание таблицы 3

Способ охлаждения	Температура окружающей среды, Со	Продолжительность включения, ПВ %.
		100	80	60	40	25
Редуктор охлаждается обдуванием.	10	1,15	1,38	1,61	1,84	2,07
	20	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8
	30	0,9	1,08	1,26	1,44	1,82
	40	0,8	0,96	1,12	1,29	1,44
	50	0,7	0,84	0,98	1,12	1,26
Редуктор с обдуванием и водяным охлаждением.	10	1,12	1,34	1,57	1,79	2,05
	20	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8
	30	0,92	1,1	1,29	1,47	1,66
	40	0,83	1,0	1,16	1,33	1,5
	50	0,78	0,94	1,09	1,25	1,4

 

В случае невыполнения условия (7f) при выбранном первоначально способе охлаждения определяются другие технологические приемы охлаждения, или переходят к большему типоразмеру редуктора. 

 

3. Пример выбора редуктора

3.1. Исходные данные:

• Кинематическая схема - оси входного и выходного валов параллельны и находятся в горизонтальной плоскости.

• Вид приводимой машины: неравномерно загружаемый ленточный конвейер (группа Б).

• Т_{ВЫХ.ТРЕБ.}= 25000 Н´м.

• n_ВЫХ. = 63 об/мин.

• Вид двигателя: асинхронный электродвигатель.

• n_ВХ.= 1500 об/мин.

• Характер нагрузки: работа непрерывная, нереверсивная, толчки средней силы.

• Средняя ежесуточная работа  - 16 часов.

• Количество включений в час - до 2.

• Продолжительность включений -  ПВ 100 % .

• Условия окружающей среды: температура воздуха ≤ 20⁰С, условия отвода тепла – естественное охлаждение воздухом окружающей среды.

 

3.2. Выбор редуктора.

-        Определяем передаточное число редуктора:

Выбираем номинальное передаточное отношение редуктора i ред = 25.

Согласно рекомендации п. 2.1. выбираем цилиндрический горизонтальный трехступенчатый редуктор.

Из условий работы находим, что привод относится к группе  Б, с электродвигатель, 16 часов работы в сутки, 2 пуска в час:

Соответственно Кf₁ = 1,6 ;  Кf₂=1,0. 

-        Определяем величину сервис-фактора:

Кf  = Кf₁´ Кf₂;

Кf  =  1,6 ´ 1,0 = 1,6;

-        Определяем номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора с учетом сервис фактора Кf по формуле (4f):

Тf  = Т_{ВЫХ.ТРЕБ.} ´ Кf, = 25000 ´ 1,6 = 40000 Н´м

 

Из каталога с учетом выполнения условия Т_{ВЫХ.ТАБ}  > Тf выбираем:

редуктор цилиндрический трехступенчатый 7Ц3-630-25-12 (Тf = 46000 Н×м).

-        Определяем расчетную мощность на входе в редуктор:

,

где η=0,96 – КПД трехступенчатого цилиндрического редуктора п. 2.2.3.

-        Проверяем отсутствие перегрева редуктора. Из таблицы 3 находим значение коэффициента К_Т  (t =20^ОС, без  постороннего охлаждения, продолжительность включения ПВ 100%):

К_Т = 1,0

-        Согласно технической документации термическая мощность редуктора 7Ц3-630-25-12 составляет:

Р_ТЕРМ. = 150 кВт

-        Проверяем условие (7f):

Р_{ВХ.РАСЧ.} ≤ 150´1,0

 

166 кВт  ≤  150 кВт,

 

т.е условие  не выполнено.

 

В этом случае необходимо дополнительное охлаждение, например вентилятор, установленный на входном валу.