Як вибрати редуктор для ЧПУ верстата: основні правила
Вибрати редуктор для ЧПУ верстата може виявитися досить складним завданням. Клієнти постійно стикаються з різноманітністю редукторів, призначених для різних завдань. Неправильно зроблений вибір може привести до покупки більш дорогого редуктора. В індустрії передачі механічної енергії необхідні редуктори, які підтримують великі зовнішні радіальні навантаження, в той же час для точного управління переміщеннями або в сервомеханізм необхідні редуктори, здатні витримувати динамічні навантаження.
Однією з перших проблем, з якою зіткнеться клієнт - це як підібрати параметри редуктора і навантаження, вони повинні відповідати параметрам двигуна і в той же час повинні відповідати передбачуваного навантаження. Підбір параметрів редуктора може бути спрощений, і в результаті, ви все одно отримаєте працездатну конструкцію, тільки за великі гроші і редуктор матиме характеристики більші, ніж це необхідно для вашого завдання. У той же час правильний підбір параметрів гарантує, що ваш редуктор впорається з навантаженням, буде рентабельним і буде займати невелику площу.
Як підібрати параметри редуктора
Загальні аспекти оцінки завдання для редуктора
Є кілька аспектів для оцінки параметрів редуктора, які необхідно розглядати в усіх випадках. В даному розділі статті вони будуть детально розібрані.
1. Коефіцієнт перевантаження
Перед визначенням параметрів завдання щодо підбору оптимального редуктора, клієнт повинен визначиться зі значенням коефіцієнта перевантаження. Коефіцієнт перевантаження зазвичай визначається як перевищення заданого значення будь-якого параметра над номінальним значенням параметра конкретного пристрою. Коефіцієнт перевантаження повинен враховувати такі фактори як нерівномірне навантаження, простий для обслуговування і підвищену температуру експлуатації.
Як правильно інтерпретувати коефіцієнт перевантаження? Коефіцієнт перевантаження дорівнює 1,0 означає, що пристрій має достатній запас потужності, щоб впоратися із завданням. У той же час при значенні коефіцієнта 1,0 система не має запасу по характеристикам, що може привести до перегріву або руйнування редуктора. Для вирішення більшості промислових завдань коефіцієнт перевантаження повинен складати 1,4, таким чином, гарантується, що редуктор зможе витримати навантаження в 1,4 рази перевищує номінальну. Якщо завдання вимагає обробки навантаження в 113 Нм, то з урахуванням обраного коефіцієнта, редуктор повинен справлятися з навантаженням 160 Нм. На кінцеве значення коефіцієнта перевантаження для кожного конкретного завдання впливатиме безліч чинників. Коефіцієнт перевантаження також залежить від виробника редуктора, тому ознайомлення зі специфікацією редуктора отриманої від виробника є обов'язковою умовою правильного вибору.
2. Температура експлуатації та навколишнього середовища
Більш високі температури навколишнього середовища збільшують внутрішній тиск, що також може вимагати збільшення коефіцієнта перевантаження. Експлуатація при високих або низьких температурах може зажадати використання інших ущільнюючих матеріалів та спеціальних мастил.
Умови навколишнього середовища, в якій працює редуктор, також є важливим параметром при виборі параметрів редуктора. Важкі умови експлуатації можуть збільшувати знос пристрою. Умови експлуатації в запилених або брудних умовах часто вимагають використання спеціальних матеріалів для запобігання корозії або зростання бактерій. Виробництва виробляють харчові продукти або напої вимагають спеціальних покриттів і мастильних матеріалів, сумісних з вимогами FDA. Вакуумні середовища також вимагають застосування особливих мастильних матеріалів і рішень для розсіювання тепла, так як в умовах вакууму ускладнюється теплоперенос. Недотримання цих вимог може призвести до того, що редуктор не зможе витримувати навантаження. Всі ці аспекти повинні враховуватися при доборі параметрів редуктора.
3. Ударні навантаження або типи навантаження
Високі ударні або динамічні навантаження можуть призводити до підвищеного зносу шестерень і підшипників вала, такий знос може привести до передчасного виходу з ладу, якщо він не враховується при виборі параметрів. Крім того такі навантаження зажадають підвищений коефіцієнт перевантаження. Рівномірні навантаження - це такі навантаження, які залишаються незмінними протягом всього часу їх застосування, в той же час неоднорідні навантаження - це такі навантаження, які змінюються протягом часу їх застосування. Присутність нерівномірних навантажень, навіть невеликі, як правило, вимагають більш високого коефіцієнта перевантаження. Прикладом завдання з рівномірним навантаженням може служити конвеєр з постійною кількістю продукту, що транспортується. Прикладом нерівномірного навантаження може бути будь-яке завдання, пов'язана з різкою. Різка супроводжується періодичним збільшенням крутного моменту на редукторі, що власне і є нерівномірним навантаженням.
4. Тип виходу або вихідний механізм
Вихідний механізм включає в себе зірочку, шків або зубчасту шестерню. Різні конфігурації вихідного механізму, такі як подвійний вихідний вал або втулка. встановлена на валу, зменшує кількість навантаження, на яке розрахований блок. Різні вихідні механізми змінюють можливе навантаження на вал, значення якої також необхідно враховувати. Більшість механізмів створюють високу радіальну навантаження, в той же час такі речі як спіральні передача може створювати високу осьову навантаження. Такі різні умови можуть зажадати різних підшипників для того щоб справлятися з високою радіальної або осьової навантаження.
5. Розмір вихідного вала або порожнини вихідного шпинделя
При підборі параметрів додатка вихідний вал і розмір отвору порожнини шпинделя повинні відповідати вимогам замовника. Вихідні вали можуть бути виконані з нержавіючої сталі, бути шпонковими або бесшпоночнимі, бути порожнистим з установкою шпонки або без шпонки або бути фланцевим і комбінованим з будь-яким з попередніх варіантів. Знання правильного розміру отвору на блоці може підштовхнути клієнта до покупки більшого редуктора, для установки його на наявний вал. У деяких випадках клієнт має можливість модифікувати свій вал, так щоб мати можливість використовувати найбільш економічний пристрій і отримати найбільш оптимальне рішення.
Також важливо передбачити спосіб монтажу перед тим, як вибрати редуктор. Блок редуктора може бути оснащений монтажними ніжками, вихідним фланцем або ж різьбовими отворами з однієї або з декількох сторін. Такі різні види корпусу можуть накладати певні обмеження пі установці пристрою, тому присутність на ринку різних варіантів корпусів запобігає використання додаткових кріпильних елементів, таких як рамки або кронштейни. Наприклад, наявність різьбових отворів на нижній поверхні корпусу знімає необхідність установки додаткового L-образного кронштейна навколо виходу редуктора.
Передача потужності редуктора
Деякі елементи, які можуть вплинути на процес вибору параметрів обладнання, є специфічними і залежать від індустрії, в якому дане обладнання має працювати. Так для задач передачі потужності важливими параметрами є значення швидкості обертання валу (об / хв), потужність двигуна і габарити корпусу при установці, а також робоче навантаження з якої системі доведеться працювати.
- Швидкість обертання вхідного вала
Клієнт повинен визначити робоче відношення редуктора або надати ставлення вхідний / вихідний швидкості і робочу частоту (Гц) для розрахунків. Стандартом є швидкість обертання 1750 об / хв при частоті струму харчування 60 Гц. Будь-які зміни повинні бути обов'язково вказані при виборі параметрів завдання, так як це відіб'ється на розрахунку відносини. Недотримання цієї умови може призвести до того, що редуктор не буде відповідати вимогам замовника.
Визначення габаритів редуктора і вхідні опції має бути виконано перед обчисленням коефіцієнта перевантаження. Після того як встановлено габарити редуктора, скористайтеся значенням необхідної потужності для обчислення фактичного коефіцієнта перевантаження. Двигуни великої потужності генерують багато тепла, яке може несприятливо впливати на механічні характеристики редуктора. Такий знижений рейтинг, заснований на збільшеному тепловиділення відомий як теплова потужність редуктора і повинен враховуватися при експлуатації двигунів.
При визначенні параметрів необхідно переконатися, що навантаження не зашкодить редуктор. Силу, виміряну в Н * м, яку здатний винести вал називають як зовнішня радіальне навантаження. Якщо ця сила менше ніж зазначена в технічному завданні, то редуктор буде пошкоджений.
Контроль руху редуктора
Для індустрії сервомеханизмов, при визначенні параметрів пристрою необхідно враховувати такі параметри як: швидкість ведучого валу, інерція, значення динамічного крутного моменту, питоме навантаження на вал і безпосередньо діаметр вала.
Швидкість ведучого вала не повинна перевищувати номінальну швидкість редуктора, в зворотному випадку через підвищеного тиску може виникнути передчасний знос ущільнення. Швидкість ведучого вала може збільшуватися випадковим чином, особливо якщо на виході є механізм, коефіцієнт редукції якого не був врахований при підборі параметрів системи, тому так важливо визначати параметри пристроїв на виході.
Для точного управління механізмом потрібно неузгодженість інерції менш 10: 1. Це вкрай важливо для отримання високої точності, необхідної в ряді програм. Розмір і передавальне відношення редуктора є основними факторами, що впливають на інерцію редуктора. Інженери по системам управління можуть зажадати і меншого невідповідності або навіть запросити конкретне значення такої невідповідності. Дуже часто двигун вибирається на основі динамічних можливостей, а, що не виходячи з крутного моменту. Як правило, використовується двигун з набагато більшим крутним моментом, ніж цього вимагає технічне завдання через великий інерції ротора. Деякі виробники навіть роблять двигуни, спеціально призначені для високих і низьких значень інерції. Таким чином, можна поліпшити пристосування двигуна до місцевих завдання завдяки меншій інерційному неузгодженості. Також важливо обмежити вихідний крутний момент двигуна для запобігання поломки редуктора.
Циклічний рух може зажадати використання більш високого значення коефіцієнта перевантаження, ніж в разі рівномірного руху. Це пов'язано з тим, що постійні пуски та зупинки призводять до додаткового зносу зубів, шестерень і ущільнень. Циклічне реверсний рух вимагає ще більш високого коефіцієнта перевантаження, ніж просто циклічний або безперервний режим руху.
Радіальні, осьові і миттєві навантаження на вал повинні бути враховані і перевірені на відповідність значень номінальних навантажень конкретного блоку. Недотримання цього правила може призвести до пошкодження валу, підшипників або зубів шестерень. Як правило, для того щоб зробити вибір правильного редуктора, зазначених вище параметрів застосовується один коефіцієнт перевантаження. Додаткові типи підшипників можуть збільшити ці оцінки, якщо умови застосування вимагають цього.
Вал двигуна повинен підходити по діаметру і довжині, щоб мати повне зчеплення з муфтою. Без повного контакту може статися прослизання вала. Не дивлячись на те, що цей ефект не впливає на коефіцієнт перевантаження, важливо його враховувати щоб уникнути проблем з монтажем двигуна. Деякі виробники роблять велику конструкцію введення, що дозволяє редуктора працювати з більш потужним двигуном без необхідності збільшення розміру конструкції редуктора.
Для отримання оптимального рішення, клієнти повинні знати розмір навантаження, тим самим забезпечується отримання рентабельного рішення відповідного для додатка. Коефіцієнт перевантаження, навколишнє середовище, температура навколишнього середовища, ударне навантаження, тип вихідного з'єднання і час обслуговування є важливими параметрами при виборі редуктора. Чим більше інформації надає клієнт, тим точнішим є процес підбору редуктора, що, в кінцевому рахунку, допоможе підібрати оптимальний редуктор для вирішення завдання клієнта. Існує безліч програм визначення параметрів, які можуть допомогти з вибором конкретної моделі редуктора.