Консольная нагрузка редуктора что это

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Консольная нагрузка и заданная осевая нагрузка на выступающем конце тихоходного вала мотор-редуктора не должна превосходить предельных значений, приведенных в таблицах, пересчитанных с учетом заданных плеч приложения нагрузки. [1]

Консольная нагрузка на выступающем конце быстроходного и тихоходного валов и заданная осевая нагрузка на тихоходном валу редуктора не должны превосходить предельных значений, приведенных в таблице, пересчитанных с учетом заданных плеч приложения нагрузки. [2]

Консольная нагрузка на вал определяется способом соединения редуктора с двигателем и приводимой машиной и может задаваться радиальной или осевой силой, изгибающим моментом или их сочетанием. Осевая сила, приложенная соосно валу, на прочность практически не влияет, а приложенная эксцентрично — создает изгибающий момент, равный Лк / к где гк — эксцентриситет приложения силы. [4]

Консольная нагрузка на валах создается устройством, с помощью которого нагружается грузом или пружиной через подшипник; контроль величины консольной нагрузки осуществляется взвешиванием груза или динамометром, установленным в систему нагружения. Допускается использование других способов приложения и контроля консольных нагрузок. Тарировка стенда и методы создания стабильной нагрузки осуществляются по техдокументации завода-изготовителя стенда. [6]

Консольные нагрузки на валы не должны превышать 1000 кгс для быстроходного вала, 3900 кгс для тихоходного вала 0 170 мм и 4000 кгс для вала 0 140 мм. [7]

Осевые консольные нагрузки в каталогах не регламентируются. Заключение об их допустимых значениях требует специальных расчетов. [8]

Допускаемая радиальная консольная нагрузка на коней тихоходного вала цилиндрических трехступенчатых вертикальны. [9]

Допускаемая радиальная консольная нагрузка приложена в середине посадочной части вала. [10]

Величина консольной нагрузки на концах валов редуктора от деталей, установленных на этих концах ( шкивы, звездочки ременных и Цепных передач), не должна превышать величин, указанных в соответствующих таблицах. [11]

Направление консольной нагрузки FK заранее не известно. [12]

Расчет допустимой радиальной консольной нагрузки из условия усталостной прочности вала во всех опасных сечениях проводится по табл. 4.59. Из полученных значений выбирается меньшее. [13]

Наибольшая допускаемая радия ттьная консольная нагрузка Q на тихоходный вал цилиндрически. [14]

За допустимую принимают такую консольную нагрузку , которая в сочетании с заданным крутящим моментом на валу и усилиями в зацеплении обеспечивает нормативный коэффициент запаса прочности во всех опасных сечениях. [15]

Определение консольных сил

Консольную нагрузку на выступающие из редуктора концы валов создают установленные на них зубчатые колеса, шкивы и звездочки, ременных и цепных передач, а также муфты, соединяющие двигатель с редуктором или редуктор с исполнительным механизмом.

Если на выступающем из редуктора консольном конце вала находятся зубчатые колеса, шкивы, звездочки, действующая на консоли нагрузка перпендикулярна оси вала и определяется при расчете соответствующей передачи. При этом передача может быть направлена вертикально, горизонтально или под углом θ к горизонту. В случае наклонного расположения передачи консольную силу нужно разложить на вертикальную F_y и горизонтальную F_x составляющие.

Консольная сила от муфты может быть предварительно рассчитана по ГОСТ Р 50891-96:

на тихоходном валу (выходном)

для одноступенчатых цилиндрических, конических и планетарных редукторов;

На быстроходном валу (входном):

для всех типов редукторов.

Консольная сила от муфты перпендикулярна оси вала, но ее направление может быть любым (зависит от случайных неточностей монтажа муфты). Поэтому часто рекомендуется принять следующий случай нагружения – направить силу противоположно силе , что увеличит напряжения и деформацию вала. Можно рекомендовать также следующее: сначала определяют нагрузки на опоры только от сил в зацеплении зубчатых колес или иных сил, линии, действия которых известны (направления отдельных составляющих могут поменяться при реверсировании); находят абсолютные значения максимальных нагрузок на опоры при различных направлениях вращения. Затем определяют нагрузки на опоры от произвольно направленных сил и полученные абсолютные значения всех нагрузок на соответствующие опоры арифметически (без учета направления) складывают. В этом случае действительно получается наиболее опасный случай нагружения опор.

2. Нагрузки на валы

Нагрузками на валы являются рассчитанные ранее силы от зубчатых и червячных передач, натяжение ремня или цепи соответствующих передач, силы от муфт и крутящие моменты. Собственной массой вала и деталей, насажанных на вал, обычно пренебрегают.

Если не известна консольная нагрузка на входной и выходной валы редуктора, то, согласно ГОСТ Р 50891-96 «Редукторы общего назначения», конструкция редуктора должна предусматривать возможность восприятия радиальной консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части входной или выходной части вала.

Нагрузки прикладываются в середине ширины детали. Место приложения нагрузки выбирается в соответствии с кинематической схемой редуктора и всего привода. Направление сил должно выбираться таким образом, чтобы получить наихудшие условия загружения вала из всех возможных вариантов. Особое внимание необходимо уделять правильному взаимному расположению сил при установке на валу двух и более передающих крутящий момент деталей. Для этого вал с насажанными на него деталями и действующими на них силами целесообразно представлять в аксонометрии. Направление сил устанавливается также в соответствии со схемой привода путем «проворота» схемы. Это значит, что необходимо со стороны двигателя провернуть валы всей кинематической цепи и рассмотреть при этом, где приложены силы, куда они направлены и все это перенести на схему рассчитываемого вала. Направление вращения должно быть выбрано таким, чтобы приводной вал исполнительной машины вращался в направлении, указанном в техническом задании. Если в задании не указано направление вращения, надо выбрать направление, создающее максимальное загружение вала.

2.1. Зубчатые цилиндрические передачи

2.1.1 Прямозубые, косозубые

В зубчатых прямозубых цилиндрических передачах (рис.1) действуют две усилия: окружное F_t и радиальноеF_R. В косозубой передаче (рис.2), добавляется осевое усилиеF_A. Направление осевого усилия, как показано на рисунке, определяется направлением окружного усилия и направлением наклона зуба. Следует помнить, что силы, действующие со стороны ведущих элементов на ведомые, являются активными, т.е. окружные силы на ведомые элементы совпадают по направлению с окружной скоростью. А силы, действующие со стороны ведомых элементов на ведущие, — реактивными, т.е. окружные силы на ведущие элементы и окружная скорость направлены противоположно.

На примере косозубой передачи покажем природу действия сил на вал.

В центре вала (рис.3) приложим две равные и противоположно направленные силы F_t2. Тогда, относительно центра вала будет действовать силаF_t2 и моментM_t2, равный паре силF_t2на плечеd₂/2, гдеd₂ – начальный диаметр колеса. СилаF_t2будет изгибать вал в горизонтальной плоскости, создавая напряжения изгиба. МоментM_t2 будет вызывать напряжение кручения.

На оси вала приложим две равные и противоположно направленные силыF_A2. Тогда, вдоль оси вала будет действовать силаF_t2 и моментM_A2, равный паре силF_A2на плечеd₂/2, гдеd₂ – начальный диаметр колеса. Кроме того, силаF_R2 перемещается вдоль линии действия и прикладывается к валу. Таким образом, в вертикальной плоскости вал будут изгибать силаF_R2 и моментM_A2, создавая напряжения изгиба. СилаF_A2, действующая вдоль оси вала будет создавать напряжения сжатия или растяжения в зависимости от того, какая опора будет воспринимать осевую силу. Эти напряжения будут малы по сравнению с напряжениями изгиба, поэтому они в расчетах не участвуют.

2.1.2. Шевронная передача

Если оба части шестерни выполнены за одно целое с валом, по полному моменту на валу определяют действующие в зацеплении силы, делят их пополам и прикладывают в средней части каждой части шестерни: радиальную и осевую в вертикальной плоскости (рис.5), окружную – в горизонтальной плоскости.

Колесо выполняется насадным, поэтому полные нагрузки прикладывают в средней части блока (рис.6).

2.2. Конические зубчатые передачи

В конических передачах как с прямым, так и непрямым зубом действует три силы: окружная, радиальная и осевая (рис.7). В передаче с непрямым зубом радиальная сила может иметь противоположное направление. Радиальное и осевое усилие изгибают вал в одной плоскости, а окружное усилие изгибает вал в другой плоскости. Момент кручения вызывает напряжения кручения.

2.3. Червячная передача

В червячной передаче, прежде всего, в соответствии с кинематической схемой привода следует определить направление вращения червяка как ведущего элемента и задаться направлением винтовой линии червяка. Тогда окружное усилие червяка F_t1будет направлено против направления его вращения (вид сверху на червяк, рис.8). Восстановим нормальNк винтовой линии червяка и построим силовой четырехугольник.F_a1будет осевым усилием червяка. Противоположно направленной будет окружное усилие колесаF_t2. Отсюда следует, что колесо будет вращаться против часовой стрелки. Простановка всех сил в червячном зацеплении показана на рис.8.

Виды и сфера применения редукторов

Редуктор – механизм, чаще других используемый в машиностроении. Он передает крутящийся момент между червячными и зубчатыми передачами. В итоге вал исполняющего устройства вращается с необходимой скоростью и усилием. В промышленности применяются разные виды редукторов. Механизмы отличаются техническими характеристиками и конструкцией.

Навигация по статье
Описание конструкции редуктора
Виды редукторов
Червячный тип редукторов
Классификация
Преимущества и недостатки червячных редукторов
Цилиндрический тип редукторов
Преимущества и недостатки
Особенности эксплуатации

Описание конструкции редуктора

Независимо от типа редукторов, каждое изделие имеет корпус, в который помещены элементы, передающие вращающий момент: валы, шестерни, зубчатые колеса, цилиндры и т.д. В устройство могут быть помещены дополнительные элементы для охлаждения или смазки конструкции. Механизмы используют в приводах оборудования, где требуется передача и значительное усиление момента силы. Они позволяют увеличить передаваемое усилие и уменьшить угловую скорость. Один из плюсов применения редукторов – изменение скорости вращения и величины момента силы выходного вала путем переключения передачи. Чтобы это стало возможным, в корпус изделия помещают систему переключения ступеней и определенное количество передач с разными передаточными числами. Такой подход уменьшает износ оборудования. В изделия устанавливают часто прямые валы, повторяющие форму тел вращения. На них влияют внешние и консольные нагрузки, усилия от преодоления зацепления. Валовый крутящийся момент определяется редукторным крутящимся моментом или моментом силы привода. Консольная нагрузка зависит от способа соединения редукторного устройства с двигателем, типа усилия на вал.

Виды редукторов

• Одноступенчатые и многоступенчатые цилиндрические модели. Отличаются они параллельным размещением осей входного и выходного валов.
• Конические, коническо-цилиндрические модели. Оси валов у таких механизмов пересеченные.
• Червячные. Оси валов перекрещены в пространстве.
• Комбинированные модели. Они сочетают особенности перечисленных типов.

В зависимости от количества передач практически все редукторы разделяют на одноступенчатые и многоступенчатые.

Червячный тип редукторов

К этой категории относятся червячные, червячно-цилиндрические механизмы. Главный тип передачи в устройствах – червячный, который раннее называли зубчато-винтовым. Момент силы передается при зацеплении зубчатого колеса и трапецеидального винта (червяка). Производят изделия из устойчивых к износу материалов. В промышленности часто используют 3 вида червячных редукторов:

• однозаходные;
• двухзаходные;
• четырехзаходные.

Количество каналов резьбы на механизме определяет число заходов. В устройствах червячного типа винт зацепляется с одноименным колесом, которое по форме напоминает зубчатое. Зубья на нем заменены на резьбу, которая по форме подходит к трапецеидальному винту. В червячных устройствах, предназначенных для передачи большого крутящегося момента, колеса установлены из разных материалов. Для колесных ступиц используют чугун или из недорогой марки стали, а зубья изготавливают из антифрикционных материалов.

Самый значительный плюс применения редукторов червячного вида – высокая эффективность. Их устанавливают в оборудование, в котором большой момент силы, а угловая скорость маленькая. Основным движущим элементом механизма является трапецеидальный винт. Он начинает двигаться при вращении выходного вала.

Классификация

Типов червячных передач много. Их разделяют по следующим признакам:

• числу резьбовых заходов;
• направлению резьбы – правосторонняя или левосторонняя;
• форме резьбового профиля – конволютная, архимедова, эвольвентная;
• конфигурации винта – цилиндрическая, глобоидная.
• типам зубчатых колес – изогнутые, прямые, косозубные, вращающиеся ролики.

Преимущества и недостатки червячных редукторов

К плюсам устройств относят:

• плавность хода;
• малый уровень шума при работе;
• эффект самоторможения (присутствует только у одноступенчатых моделей);
• большое передаточное отношение при использовании одной передачи.

Минусов у механизма 3: сильное выделение тепла, повышенный износ, малый коэффициент полезного действия (КПД). Из-за указанных особенностей эти виды редукторов применяют для передачи малых и средних мощностей. К высокопроизводительной работе адаптированы червячно-цилиндрические механизмы, в которых ступень зацепления превышает допустимую мощность.

Предотвратить чрезмерно быстро изнашивание изделия можно точным монтажом и настройкой. На корпусе должны присутствовать ребра или другие элементы, отводящие тепло.

Цилиндрический тип редукторов

Назначение и конструкция редуктора всегда плотно взаимосвязаны. Цилиндрические изделия применяют чаще других в промышленности. Их устанавливают в грузоподъемные механизмы, металлорежущие станки и другом высокопроизводительном оборудовании. Цилиндрические устройства можно установить вертикально или горизонтально. К плюсам можно отнести большой диапазон мощностей и передаточных отношений, что делает эти изделия универсальными. Классифицируют их по:

• дистанции между входным и выходным валом – параллельные, соосные;
• количеству ступеней – одна, две, многоступенчатые;
• способу монтажа – горизонтальный, вертикальный.

При производстве по индивидуальному закажу механизм могут оснастить дополнительными фланцами, лапками и другими элементами.

Преимущества и недостатки

Главным плюсом цилиндрических механизмов инженеры считают высокий КПД. Благодаря этой особенности они потребляют мало энергии. Если не учитывать передаточное число, то минимальный уровень КПД у цилиндрических устройств – 98%. К их плюсам относят:

• большую нагрузочную способность;
• высокую кинематическую точность за счет малого люфта вала;
• небольшая рабочая температура при высоком КПД;
• отсутствие эффекта самоторможения;
• стабильная работа при частых запусках и остановках оборудования.

Один из главных минусов цилиндрических изделий – шум, издаваемый во время работы. Если использовать модель с одной ступенью, передаточное отношение будет низким. В некоторых случаях отсутствие самоторможения может сильно навредить.

Особенности эксплуатации

Каждые несколько смен надо менять масло в механизме. Особенно важно делать это в начале эксплуатации устройства, т.к. после нескольких запусков образуется мелкая металлическая стружка. Перед запуском техник обязан проверить все болтовые соединения корпуса, а затем провернуть механизм на холостом ходу. Запускать цилиндрический агрегат можно после того, как техник убедится в надежности крепления. Замена масла производится через сливные и заливные отверстия.