Для применения редуктора в составе привода необходимо рассчитать его характеристики, что бы можно было выбрать существующий редуктор, удовлетворяющий требованиям механизма в целом. Первым шагом необходимо определить тип редуктора. Так как по энергосиловым параметрам, шуму и надежности редуктора сопоставимы, в основном выбор редуктора осуществляется исходя из компоновки привода, т.е. взаимного расположения валов привода и рабочего устройства:


  • Цилиндрический – для параллельных и соосно расположенных осей валов, применяется в вертикальном и горизонтальном исполнении.
  • Конический – для осей, пересекающихся под прямым углом и лежащих в одной плоскости.
  • Червячный – для осей, пересекающихся под прямым углом, но не лежащих в одной плоскости или параллельных осей для двухступенчатого редуктора.
  • Планетарные, волновые – только для соосно расположенных валов;

Для определения энергосиловых параметров необходимо знать следующие данные: Pнагр – (кВт) требуемая мощность для совершения полезной работы; N2 – (об/мин) требуемая скорость вращения выходного вала; Основные энергосиловые параметры: T – (H*м) допустимый момент на тихоходном валу; N1 – (об/мин) частота вращения выходного вала; i – передаточное отношение редуктора;   1. Расчет передаточного отношения Для определения передаточного отношения используют отношения входных параметров редуктора к выходным. Это может быть отношение скорости вращения быстроходного и тихоходного валов, отношения моментов на тихоходном и быстроходном валу: формула Где:  N1 – скорость вращения входного вала;  N2 – скорость вращения выходного вала;   Передаточное отношение редуктора складывается из передаточных отношений его звеньев – зубчатых передач и равно отношению диаметров делительных окружностей.  Делительный диаметр – это диаметр по которому перемещается точка контакта зубьев смежных колес. расчет передаточного отношения       Пример: Рассчитаем передаточное отношение для редуктора привода ленточного конвейера для требуемой скорости движения ленты V=1м/с и диаметром приводного барабана D=300мм:       При выборе в качестве привода асинхронного электродвигателя с частотой вращения ротора n=1400 об/мин. требуемое передаточное отношение будет равно; формула       2. Расчет допустимого момента Момент на валу рассчитывается по формуле: расчет момента на валу       Где: P- мощность на тихоходном валу;        N – скорость вращения вала; В формуле 1 расчеты ведутся в основных единицах системы СИ, в формуле 2 в приведённых величинах: кВт (кило Ватт) и об/мин.   редукторПример: Рассмотрим на примере того же ленточного конвейера. Найдем момент, требуемый на тихоходном валу по формуле 2.  Так как требуемая мощность является входной величиной для расчета, предположим что Pнагр=5кВт.  формула   Допустимый момент на тихоходном валу должен быть выше, чем требуемый  момент на коэффициент запаса. В основном коэффициент запаса варьируется в пределах от 1,5 до 2,5 и зависимости от режима работы привода, типа подключаемой нагрузки (барабан конвейера, валки прокатного стана, лопасти вентилятора и т.д.) и интенсивности эксплуатации. Для ленточного конвейера примем k=1,5.       Где: k – коэффициент запаса.     Также крутящий момент на валах должен соответствовать диаметру концевого участка вала:   К — коэффициент, определяемый по ГОСТ12080-66. d – диаметр концевого участка вала. Расчет момента на соответствие диаметру концевого участка вала необходимо производить для выбора правильного типоразмера редуктора, что бы не выбрать слишком тяжелый редуктор, чья масса будет излишней, или слишком малый, у которого концевой участок вала не выдержит длительной эксплуатации при нагрузке.   3. Расчет радиальной нагрузки Значение радиальной нагрузки зависит от типа редуктора и определяется следующими формулами: Для выходного вала:  – для одноступенчатых цилиндрических, конических, планетарных;   – для остальных редукторов;   Для быстроходного вала: – для всех типов редукторов;   Tвых/ вх – номинальный вращающий момент на соответствующем валу. Радиальная нагрузка возникает из-за того, что концевой участок вала не является абсолютно жестким и в ходе эксплуатации происходят его отклонения от оси. Вследствие вращательного движения эти отклонения носят знакопеременный характер, расшатывая вал и, тем самым, приводят к возникновению дополнительных напряжений, которые не допускается превышать.    4. Выбор редуктора По рассчитанным данным получили: i=22, N2=63,7 об/мин и Tвых =1125 Нм. Учитывая компоновку привода и режим работы, для ленточного конвейера ПВ=100% и постоянную нагрузку нам подойдет двухступенчатый цилиндрический редуктор типа 1Ц2У-160 с параллельным расположением валов: Параметры редуктора 1Ц2У-160: Номинальный крутящий момент – 1250Нм; Передаточное число – 25; Главный параметр – 160мм;     Проведем расчет допустимой радиальной нагрузки на тихоходный и быстроходный валы цилиндрического редуктора:           Для выбранного редуктора допустимая радиальная нагрузка: Для входного вала (при ПВ 100%) – 1000 Н > 838,4 Н Для выходного вала (при ПВ 100%) — 9000 Н > 4192 Н   Таким образом, выбранный редуктор удовлетворяет требованиям. При выборе редуктора расчетные значения не соответствуют тем, которые указаны в каталоге, в связи с тем, что все параметры редуктора, такие как номинальный момент, передаточное отношение, частота вращения быстроходного и тихоходного валов, мощность – стандартизированы и соответствуют определенному ряду значений. В этом случае необходимо выбирать редуктор, характеристики которого выше расчетных значений, для обеспечения требуемого ресурса. В случае если возможно использование редукторов разного типа, например цилиндрического соосного или планетарного, принято выбирать редуктор, который имеет меньшую массу и габарит. Однако в рыночной экономике на первое место выходит стоимость редуктора, поэтому в основном выбирается наиболее экономичный вариант.