у какого редуктора самый высокий кпд

Редуктор с самым высоким кпд

Выбор редуктора: червячный или цилиндрический

На одну и ту же единицу промышленного оборудования можно поставить редукторы различных типов. Из всех разновидностей зубчатых передач широкого применения (волновая, коническая, цилиндрическая, планетарная), на практике чаще всего стоит выбор между червячной и цилиндрической. Эти редукторы доступные и выпускаются миллионными сериями, так как необходимы почти во всем промышленном оборудовании.

При ремонте, модернизации, или сборке новой технологической линии на предприятии на оборудование наиболее часто устанавливают червячные редукторы. Это происходит по экономическим соображениям, так как именно у червячных редукторов самая низкая стоимость в соотношении к передаточному числу и крутящему моменту. Например, для передаточного числа 50 в червячной передаче будет всего две подвижные детали. Для получения такого же значения в цилиндрическом редукторе уже надо будет использовать 4-6 деталей, что приводит к кратному повышению стоимости.

За низкую стоимость червячного редуктора надо платить низким КПД и меньшим сроком службы в сравнении с классической цилиндрической передачей. Перед покупкой следует провести простой расчет, чтобы определить: действительно ли червячный редуктор выгоден? Для расчета берут следующие значения.

По этим показателям рассчитывается выгода приобретения. Накоплен значительный опыт использования различных типов редукторов в промышленности. Червячные редукторы выгодны во многих случаях.

Выбор цилиндрического редуктора

Цилиндрический редуктор имеет самый высокий КПД и срок службы из всех конструкционных схем шестеренчатых передач. На практике высокий КПД означает низкую степень износа, долгий срок эксплуатации, небольшой нагрев и более редкую замену масла. Новое приводное оборудование устанавливается и налаживается один раз, после чего требует лишь периодического осмотра, а обслуживание проводится через тысячи часов.

Поскольку цилиндрический редуктор дороже червячного его оправданно применять только там, где он сможет окупиться за счет продолжительной работы, экономии энергии и собственного технического ресурса. С увеличением мощности привода значение КПД становится критичным, так как электроэнергия сейчас дорогая, даже при получении по специальным тарифам для предприятий.

В плане экономии энергии выгодно применение цилиндрического редуктора вместе с частотным преобразователем. У цилиндрической передачи нет самоторможения, ее КПД одинаков при вращении в любую сторону (не для всех моделей). Благодаря этим качествам КПД от питания через частотный преобразователь будет намного больше, чем если передача червячная с самоторможением. Проще говоря, на червячную пару не поставишь обгонную муфту. Она всегда жестко связывает механизм со скоростью вращения червяка от двигателя.

Цилиндрический редуктор требуется обслуживать намного реже, чем червячный. Масло в них заливается обычное минеральное с низкой себестоимостью. Червячные модели из-за склонности к перегреву требуют заправки специальными, более дорогими сортами масла. Это еще одни плюс эксплуатации цилиндрической схемы.

Огромная популярность в Российской промышленности получили цилиндрические редукторы серии ЦУ и Ц2У. В грузоподъемных установках часто можно встретить редукторы марок 1Ц2У-200 и 1Ц2У-250 работающие совместно с электродвигателем и барабаном с тросом. В строительной отрасли на смесителях и бетономешалках применяются малогабаритные приводы 1Ц2У-125 и 1Ц2У-160 задача которых снижение частоты вращения и увеличении крутящего момента.

Цилиндрические редукторы

Редукторы выпускаются в одно-, двух- и трехступенчатых исполнениях и имеют диапазон передаточных чисел от 1,2 до 280.

К достоинствам цилиндрических редукторов можно отнести:

1. Высокий КПД редуктора. Цилиндрические зубчатые передачи имеют один из самых высоких КПД.. КПД цилиндрической зубчатой передачи, применяемой в редукторах, вне зависимости от передаточного отношения, обычно равняется 98%.

2. Высокая нагрузочная способность. Цилиндрические редукторы соответствующих габаритов способны передавать почти без потерь большую мощность.

3. Низкий люфт выходного вала, вследствие этого кинематическая точность цилинрических редукторов выше, чем червячных.

4. Низкий нагрев в следствие высокого КПД передач – почти вся энергия не рассеивается, а передаётся от источника к потребителю.

5. Уверенная работа при неравномерных нагрузках, а так же при частых пусках-остановах. Это свойство диктует целесообразность применения исключительно цилиндрических редукторов в приводах дробилок, измельчителей, шредеров и прочих машин с пульсирующими нагрузками на рабочих органах.

6. Благодаря большой степени вариативности зубчатых передач, имеется возможность подобрать редуктор с наиболее близким к требуемому передаточным отношением.

К недостаткам можно отнести:

1. Низкое передаточное число на одной ступени. В цилиндрических редукторах применяются зубчатые передачи с u = 1:1…

1:6.3. Это обстоятельство влечёт за собой увеличение числа ступеней при увеличении общего передаточного числа редуктора, и, как следствие, увеличение габаритов редуктора. Для одноступенчатого цилиндрического редуктора u max = 6.3, для двухступенчатого u max = 40, для трехступенчатого u max = 250.

2. Уровень шума. Цилиндрические редукторы — более шумные по сравнению с червячными.

3. Отсутствие самоторможения. Это является недостатком в том случае, когда необходимо застопорить выходной вал под внешней нагрузкой.

Применение цилиндрических редукторов

Благодаря всем своим достоинствам цилиндрический редуктор – лидер по распространённости среди редукторов. Цилиндрические редукторы устанавливаются в приводах измельчителей, мешалок, экструдеров, металлорежущих станков, валкового оборудования и т. д.

Мы предлагаем широкий ассортимент промышленных редукторов:

Как выбрать мотор-редуктор

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

Наличие кинематической схемы привода упростит выбор типа редуктора. Конструктивно редукторы подразделяются на следующие виды:

Важно! Расположение выходного вала в пространстве имеет определяющее значение для ряда промышленных применений.

Таблица 1. Классификация редукторов по числу ступеней и типу передачи

Кто в масле катается

Обзор основных классов механических редукторов

Иллюстрация: Яковлев Артем / edu.ascon.ru

Недавно европеец Оскар Ван Девентер напечатал на 3D-принтере редуктор с экстремально высоким передаточным числом — 11373076. В этом механизме изобретатель соединил два планетарных редуктора. При увеличении количества зубцов шестеренок, использованных в механизме, передаточное число можно увеличить и до 1141624705. Чем такой редуктор может быть полезен, Ван Девентер не объяснил, рассказав только, что при его помощи обычной стоматологической бормашиной можно сдвинуть локомотив. Правда, с очень небольшой скоростью. Вдохновившись разработкой европейца мы решили разобраться в основных типах механических редукторов.

Редуктор представляет собой механизм, позволяющий передавать и преобразовывать крутящий момент с одного вала на другой. Если такой механизм преобразует высокую угловую скорость ведущего вала в более низкую ведомого, его называют демультипликатором, а если наоборот — мультипликатором. Впрочем, так сложилось, что термин демультипликатор используется крайне редко, а устройство, понижающее угловую скорость, называют просто редуктором. В зависимости от типа такой механизм может состоять из нескольких типов шестерен, червяков и валов.

Основными характеристиками редукторов являются передаваемая мощность, угловые скорости и количество валов, а также передаточное число. Любые редукторы уменьшают передаваемую мощность за счет потерь на механическую передачу крутящего момента — из-за трения, массивности конструкции, нагрузок на валах. Угловые скорости на ведущем валу и ведомом могут различаться в десятки, сотни и тысяч раз благодаря передаточному числу редуктора.

Передаточным числом называется соотношение количества зубьев шестеренки на ведущем валу к их числу у шестеренки на ведомом. Оно записывается целым или дробным числом и фактически обозначает, сколько именно раз должен провернуться ведущий вал, чтобы ведомый совершил один полный оборот. В случае с редуктором Ван Девентера, ведущий вал необходимо повернуть 11 миллионов 373 тысячи 76 раз. Только тогда ведомый вал совершит один полный оборот.

В целом редукторы позволяют увеличить усилие на ведомом валу, при этом потратив часть мощности на ведущем и уменьшив скорость вращения. Эту особенность используют тогда, когда необходимо работать с большими нагрузками, например, при помощи относительно маломощного мотора приводить в движение большой по массе транспорт. Например, двигатель седельного тягача КамАЗ-65225 мощностью 400 лошадиных сил может через коробку передач (многоступенчатая разновидность редуктора) сдвигать автопоезд полной массой до 75 тонн.

Сегодня редукторы используются во многих отраслях: на автомобилях, в самолетах и вертолетах, в поездах, станках, велосипедах, то есть везде, где нужно передавать вращательный момент с одного агрегата на другой. Механизмы, позволяющие передавать крутящий момент с одного вала на другой, принято делить на пять наиболее распространенных основных классов: цилиндрические, конические, червячные, планетарные и комбинированные. В последних могут сочетаться несколько типов редукторов.

Иллюстрация: Чабанный Александр / edu.ascon.ru

Цилиндрический редуктор представляет собой механизм, в котором ведущий вал и ведомый находятся в параллельных плоскостях. Передача в них осуществляется с большей шестеренки с прямыми или косыми зубцами на меньшую, по своей форме напоминающую цилиндр. Такие редукторы делятся на несколько подтипов: вертикальные (валы находятся друг над другом) и горизонтальные. Цилиндрические редукторы бывают одно-, двух-, трех- и четырехступенчатыми в зависимости от количества шестерен, установленных между ведущим и ведомым валами.

Цилиндрические редукторы имеют очень высокий коэффициент полезного действия, который может достигать 98 процентов, то есть потеря мощности при передаче вращательного момента с одного вала на другой будет относительно небольшой. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия в цилиндрических редукторах практически отсутствует эффект рассеивания передаваемой энергии, а значит рабочие элементы редуктора практически не нагреваются.

Такие механизмы используются преимущественно в различных металлорежущих станках, станках для обработки древесины, измельчителях и бетономешалках, на мельницах. Цилиндрические редукторы малочувствительны к рывковым нагрузкам, выдерживают большое количество пусков и остановок. При этом они лишены самоторможения, то есть, приложив определенное усилие на ведомый вал, можно провернуть ведущий. При этом конструкция таких редукторов достаточно шумная, а сами они обладают низким передаточным числом.

Иллюстрация: Manuel Neuer / grabcad.com

Конический редуктор используется для передачи вращательного момента с ведущего вала на ведомый в случае, если плоскости их осей пересекаются. В них используются конические шестеренки. Такие механизмы имеют меньшую надежность по сравнению с цилиндрическими, но обладают довольно высоким коэффициентом полезного действия, который может достигать 95 процентов. Благодаря конической конструкции шестерен таких редукторов, они могут иметь несколько выходных валов, оси вращения которых, например, можно расположить в виде креста.

В современных конических редукторах как правило используется колесное соединение — внутри них на концах валов установлены конические шестеренки, которые своими конусами опираются на другую шестеренку. Плоскость последней находится в одной плоскости с плоскостями осей валов. В этом случае, если колесное соединение одно, ведомый и ведущий валы будут вращаться в одном направлении. Конические редукторы нередко используются для изменения направления передачи.

Как правило диапазон передаточных чисел в конических редукторах составляет от одного до пяти, но углы наклона оси ведомого вала к ведущему могут быть самыми разнообразными. Такие механизмы, как и цилиндрические, чаще всего используются в различных станках, например, сверлильных. Как и цилиндрические, конические редукторы обратимы, то есть вращая их ведомый вал, можно провернуть ведущий. Однако, из-за особенностей своей конструкции, конические редукторы могут иногда заедать.

Иллюстрация: Исаков Сергей / edu.ascon.ru

Червячные редукторы получили название от типа используемой в них передачи. В самом простом исполнении эти механизмы состоят из червячного колеса (шестеренки с косыми зубцами) и самого червяка. Последний представляет собой цилиндр с нанесенной на него резбой, которая при вращении напоминает червяка. В таком редукторе ведущий вал приводит в движение червяка, резьба которого сдвигает косые зубья червячного колеса, заставляя его вращаться.

Редукторы с червячной передачей придумали как альтернативу механизмам с обыкновенной зубчатой передачей, например, цилиндрическим. Они обладают гораздо меньшими размерами, но имеют большее передаточное число. Например, при двухзаходном червяке (имеет две параллельных резьбы) и червячном колесе с сотней зубьев передаточное число составит 50. Это означает, что ведущий вал должен будет совершить 50 полных оборотов, чтобы ведомый вал повернулся один раз.

Червячные редукторы имеют очень высокий коэффициент самоторможения. Это означает, что приложив усилие к ведомому валу провернуть ведущий скорее всего не удастся. Кроме того, червячные редукторы имеют относительно невысокий коэффициент полезного действия (от 70 до 92 процентов) и крайне чувствительны к смазке. Их используют для передачи малой мощности в условиях, когда нет достаточного места для размещения цилиндрического или конического редукторов. Чаще всего червячные редукторы используют для привода конвейеров или ворот.

Иллюстрация: Филимонов Илья / edu.ascon.ru

Планетарный редуктор — это уже более сложное механическое устройство, получившее свое название из-за способа размещения ведущей, передаточных и ведомой шестерен. Механизм состоит из солнечной шестерни, расположенной в центре конструкции, сателлитов (меньших шестеренок) и эпицикла (коронной шестерни), расположенной на периферии. Вращение коронной шестерни осуществляется солнечной через сателлиты. Последние механически соединяются водилом, кольцом со штырями, на которые и крепятся сателлиты.

Особенностью планетарного редуктора является то, что вращение можно подводить к любому из его элементов и снимать с любого другого. При этом третий элемент необходимо остановить. Например, вращение можно подвести к одному из сателлитов, а снимать его с коронной шестерни. В этом случае солнечная шестерня должна быть неподвижной. При подведении вращения к солнечной шестерне и снятия его с коронной в редукторе неподвижным остается водило. В некоторых редукторах водила нет.

Благодаря изменению схемы подвода и снятия вращения можно не меняя сам редуктор изменять его передаточные числа в очень широком диапазоне. Именно по этой причине, планетарные редукторы, пожалуй, могут иметь наибольшие передаточные числа среди таких механизмов других классов. Коэффициент самоторможения у планетарных редукторов зависит от их передаточного числа, но при вращении ведомого вала все же можно добиться и вращения ведущего.

Планетарные редукторы коробки переключения передач во втулке заднего колеса велосипеда.

Источник

Чему равен кпд редуктора

Как выбрать мотор-редуктор

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

Наличие кинематической схемы привода упростит выбор типа редуктора. Конструктивно редукторы подразделяются на следующие виды:

Важно! Расположение выходного вала в пространстве имеет определяющее значение для ряда промышленных применений.

Таблица 1. Классификация редукторов по числу ступеней и типу передачи

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

Таблица 16.1

Значение КПД (не менее) цилиндрических редукторов с количеством ступеней от 1 до 3 приведены

в таблице 16.2

Таблица 16.2

Значение КПД червячного редуктора Ч-100 в зависимости от передаточного числа и частоты вращения

червячного вала приведены в таблице 16.3

Таблица 16.3

КПД (не менее) редукторов червячных, зависимость межосевого расстояния и передаточного числа,

согласно ГОСТ Р 50891 приведены в таблице 16.4

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

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.

Таблица 1. Классификация редукторов по числу ступеней и типу передачи

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

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.

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 Читайте также: Как снять редуктор шуруповерта зубр

Чем выше передаточное отношение, тем ниже КПД.

На КПД влияет продолжительность эксплуатации и качество смазочных материалов, используемых для профилактического обслуживания мотор-редуктора.

Таблица 4. КПД червячного одноступенчатого редуктора

Таблица 5. КПД волнового редуктора

Таблица 6. КПД зубчатых редукторов

Взрывозащищенные исполнения мотор-редукторов

Мотор-редукторы данной группы классифицируются по типу взрывозащитного исполнения:

Показатели надежности

Показатели надежности мотор-редукторов приведены в таблице 7. Все значения приведены для длительного режима эксплуатации при постоянной номинальной нагрузке. Мотор-редуктор должен обеспечить 90% указанного в таблице ресурса и в режиме кратковременных перегрузок. Они возникают при пуске оборудования и превышении номинального момента в два раза, как минимум.

Таблица 7. Ресурс валов, подшипников и передач редукторов

По вопросам расчета и приобретения мотор редукторов различных типов обращайтесь к нашим специалистам. Здесь можно ознакомиться с каталогом червячных, цилиндрических, планетарных и волновых мотор-редукторов, предлагаемых компанией Техпривод.

Романов Сергей Анатольевич,
руководитель отдела механики
компании Техпривод.

Другие полезные материалы:
Как правильно подобрать электродвигатель
Редуктор от «А» до «Я»
Выбор преобразователя частоты
Подключение и настройка частотного преобразователя
Схемы подключения устройства плавного пуска

Источник