или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 792-57-57
* - обязательные поля
При выборе приводного механизма требуется знать, насколько редуктор повышает/снижает момент или скорость вращения вала. Показателем преобразования служит передаточное число механизма. Рассмотрим, что такое передаточное число редуктора, методики его расчета, величины передаточных чисел для различных видов устройств.
15.07.2024
В приводе технологического оборудования и машин часто требуется больший или меньший момент или скорость, чем может выдать электрический двигатель. Для преобразования применяют зубчатые механизмы – редукторы.
Оборудование обеспечивает передачу вращения вала двигателя с изменением момента и скорости. Для промышленных машин чаще используют устройства, повышающие крутящий момент с понижением угловой частоты вращения.
При выборе приводного механизма требуется знать, насколько редуктор повышает/снижает момент или скорость вращения вала. В противном случае при отклонении параметров от требуемых:
Показателем преобразования служит передаточное число механизма. Рассмотрим, что это такое подробнее.
Это основная характеристика зубчатого передаточного механизма. Параметр определяется как отношение числа зубьев шестерни большего диаметра к такой же характеристике меньшего колеса. Для червячного редуктора это – отношение заходов винта к числу зубьев шестерни. Для планетарного механизма это все возможные отношения между 2 центральными шестеренками и водилом.
Для расчета пользуются формулой
u = zБ/zМ
где u – искомая величина,
zБ – количество зубьев большего колеса,
zМ – число зубьев меньшего колеса.
Итак, передаточное число редуктора показывает:
Еще один схожий с передаточным числом параметр – передаточное отношение. Характеристика показывает отношение между скоростями вращения, либо крутящими моментами валов.
Для ее расчета используется выражение:
I=W1/W2
где I – искомая величина,
W1 – скорость ведущего звена,
W2 – частота вращения ведомого звена.
Также передаточные отношения могут рассчитываться как отношения количества зубьев ведущего зубчатого колеса к аналогичной характеристике ведомой шестеренки или момента на валах редуктора.
Разница в передаточных характеристиках механизма состоит в том, что первое рассчитывается без учета какое звено является ведущим, какое ведомым. Для понижающих скорость редукторов передаточное число и передаточные отношения совпадают.
Отношение, рассчитанное для момента или скорости может быть меньше единицы, если их величины на выходном валу меньше, чем на входном. Отношение скоростей или моментов может быть отрицательным в случае, когда направления вращения передаточных элементов противоположные. Передаточное число положительное во всех случаях или равно или больше единицы.
Указанные выражения подходят для одноступенчатых редукторов. Для механизмов с несколькими ступенями общая передаточная характеристика рассчитывается как произведение передаточных чисел всех ступеней и определяется из формулы:
u=u1×u2×u3….×un
где u – общее передаточное число,
u1 – число первой ступени,
u2 – число второй ступени,
u3 – точное число третьей ступени,
un – число n – ступени.
Самый простой метод, который можно использовать для его определения – справочный. Значение параметра обязательно указывается в паспорте, инструкции по эксплуатации, другой технической документации. Величину передаточного числа также пишут на шильдике. Если требуется, можно узнать значение характеристики в справочнике производителя.
Если техническая документация утеряна, механизм давно снят с производства, то характеристики определяют при помощи измерений и расчетов. При известной скорости и моменте на валу двигателя измеряют параметры на валу редуктора при помощи тахометра или датчика момента, затем высчитывают пч.
При невозможности проведения измерений редуктор разбирают, определяют тип передачи, считают зубья или витки, подставляют значения в указанную формулу и получают величину нужной характеристики.
Зная передаточное число редуктора, требуемый момент и скорость привода оборудование можно легко подобрать электродвигатель с нужными характеристиками. Для мотор-редукторов практическое значение характеристики сводится к определению параметров двигателя на замену.
Для редукторов разных типов они значительно различаются. Рассмотрим их величины для наиболее часто встречающихся механизмов.
Цилиндрические редукторы – один из самых распространенных типов оборудования в промышленном приводе. Передаточной парой служат 2 цилиндрических колеса разного диаметра с прямыми, косыми, шевронными, цилиндрическими зубьями.
Механизмы имеют высокий кпд, могут работать в повторно-кратковременном и реверсивных режимах. Передаточные числа для одной цилиндрической ступени составляет 2-7. Для их увеличения механизмы укомплектовывают второй, третьей и четвертой ступенью. Это позволяет повысить число до 40-250.
Передаточная пара конических редукторов представляет собой 2 колеса в форме конуса, сопряженных под углом 900. Механизмы могут работать при переменной нагрузке, в режиме с частыми включениями и отключениями. Число для одной ступени составляет 2,5-5. Чаще используют комбинированные двух- трехступенчатые редукторы, коническо-цилиндрические, цилиндро-конические механизмы. Передаточные числа таких устройств – 7- 200.
Планетарные редукторы состоят из кольцевой (солнечной) и центральной (коронной) шестерни, вспомогательных зубчатых колес (сателлитов). Последние соединены водилом. Механизмы мало-шумны, компактны, долговечны. Передаточное число для одной планетарной кинематической пары составляет до 10. Для многоступенчатых редукторов – до 3000.
Червячные механизмы состоят из вала с резьбой и зубчатого колеса, соединенные под углом 900. Устройства отличает плавный ход, бесшумная работа, самоторможение при обратном вращении. Число одного червячного звена составляет до 80 и более. Для двухступенчатого редуктора оно может составлять до 2500-3000.
Приведем простейший пример расчета пч редуктора. Допустим, требуется механизм для привода конвейера, движущегося со скоростью 1 м/c, диметром приводного ролика 300 мм. В качестве источника механической энергии применяется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с номинальной скоростью вала 1500 об/мин.
Определяем требуемую угловую частоту вращения приводного барабана. Она рассчитывается по формуле:
n2=60 х (V/(π х D))
где V – скорость ленты,
D – диаметр приводного барабана,
π – 3,14.
Подставляем значения в выражения n2=60 х (1/(3,14 х 300)) , получаем 63, 7 об/мин.
Далее рассчитываем непосредственно передаточное число:
где W1 – скорость вращения вала двигателя,
W2 – требуемая угловая частота привода для обеспечения движения ленты с требуемой скоростью: I=1500/63.7.
Получаем значение 23,547.
Таким образом, редуктор для конвейера должен иметь передаточное число 23,5.
Выше приведен сильно упрощенный пример, для инженерных расчетов привода используют более сложные методики с учетом поправок на потери при передаче и других факторов.
Передаточное число это один из главных характеристик редукторов. Параметр показывает величину преобразования момента или скорости вала двигателя. У редукторов с различными типами передаточной пары значения характеристики различное. Наибольшая величина числа редуктора среди одноступенчатых промышленных механизмов у червячных устройств. Характеристика применяется в расчете привода технологического оборудования и машин.
