Jak počítat převodovku?

Jedním z primárních parametrů každé převodovky je převodový poměr. V závislosti na konstrukci mechanismu představuje poměr úhlových rychlostí nebo rotačních momentů hřídelí. Použití ozubených kol je nesmírně důležité pro správnou funkci zařízení nebo vozidla, protože právě přes ně se točivý moment přenáší z motoru na akční člen. Rychlost otáčení hřídele elektromotoru je obvykle velmi vysoká, takže není možné přímo přenášet požadovaný točivý moment. Proto existují různé podřazování, které vám umožní změnit ukazatele na požadované hodnoty.

Navigace v článku
Podstata převodových poměrů
Stanovení převodového poměru
Převodový poměr různých typů převodovek

Podstata převodových poměrů

Takový prvek jako převodovka se nachází v téměř každém typu mechanismu. Jedná se o speciální technickou jednotku, která umožňuje měnit rychlost otáčení hřídelů při přenosu točivého momentu. Převodovka je dnes nedílnou součástí každého motoru, protože je vyžadována přeměna vysokých otáček na rotační sílu a naopak. Vyrábí se několik typů převodovek, jejichž hlavní charakteristikou je převodový poměr. Tento indikátor přímo závisí na typu jednotky, počtu převodových stupňů a dalších konstrukčních parametrech. Pro indikaci převodového poměru v zařízení se používá multiplikátor. Pokud je hodnota násobiče větší než 1, znamená to, že převodovka je redukční převodovka. Pokud je hodnota menší než 1, uzel se nazývá posílení.

Stanovení převodového poměru

Indikátor není nic jiného než poměr dvou veličin: počtu zubů na ozubeném kole hnaného hřídele a počtu zubů na hlavním (hnacím) kole. Výsledná hodnota ovlivňuje chod motoru včetně maximální rychlosti otáčení hřídelí. U automobilů řazení přímo ovlivňuje dynamiku zrychlení. Snížením ukazatele je možné zvýšit maximální rychlost, ale sníží se parametry dynamiky zrychlení. Existuje několik způsobů, jak určit indikátor:

• teoretický (referenční);
• praktický;
• vyrovnání.

První cesta lze nazvat nejjednodušší. K získání hodnoty převodového stupně stačí najít pokyny výrobce, které budou označovat požadované indikátory. Mnoho aut také obsahuje potřebné informace ve svém čísle Vin, i když v zašifrované podobě. V případě potřeby lze data dešifrovat a zjistit požadované indikátory.

Praktická možnost výpočtu Převodový poměr převodovky zahrnuje přímý zásah do agregátu. Budete muset zjistit, jaký model jednotky je nainstalován v zařízení. Pokud znáte rychlost hřídelů v sestavě, je docela snadné určit indikátory – existuje pro to samostatný vzorec. Pokud však hodnoty nejsou známy, bude nutné mechanismus rozebrat. V tomto případě se převodovka oddělí od skříně, aby byly vidět její konstrukční součásti. Poté se provede požadovaný výpočet na základě typu použitého uzlu. Například při použití ozubeného převodu stačí vypočítat poměr velikosti zubů ozubení na hlavním a hnaném hřídeli.

Při použití nejjednoduššího vzorce se nebere v úvahu odpor hřídele. Při výpočtu je navíc důležité vědět, zda se mění směr otáčení ozubeného kola nebo ne. Pokud se změní, pak je hodnota převodu přijata se znaménkem mínus, a pokud se nezmění, bude uděleno plus.

Třetí cesta určením koeficientu je sledování rychlosti otáčení dvou hřídelů. Obvykle se tato metoda používá k získání zadního převodového poměru v autě. Budete potřebovat speciální vybavení – tachometr, který vám umožní zjistit skutečnou rychlost otáčení hřídelí. Poměr získaných hodnot bude indikovat přenos.

U automobilů je možné určit točivý moment převodovky otáčením kola. Budete muset zvednout hnací nápravu a označit původní polohu kola a výstupní hřídele. Poté musíte otáčet kolem, dokud se počáteční značky neshodují. Samostatně je nutné počítat počet dokončených otáček (jak na kole, tak na hřídeli). Dále musíte vydělit otáčky hřídele otáčkami kola. Tato metoda není 100% přesná. Například často dochází k chybám při počítání otáček. Výsledkem je, že výsledné číslo není pravdivé. Proto se při použití této metody výpočtu doporučuje postup několikrát opakovat, aby byla zajištěna přesnost ukazatelů. Výsledný údaj můžete navíc zkontrolovat výpočtem převodového poměru pomocí speciálního vzorce. To zajistí, že získaná čísla budou přesná.

Převodový poměr různých typů převodovek

Jednotky jsou navrženy na podobném principu, ale používají různé typy ozubených převodů. Vyrábí se převodovky válcové, kuželové, šnekové a planetové. Stále častěji se také používají kombinované modely, které spojují výhody různých typů jednotek.

• Válcové jednotky. Oblíbené mechanismy, které se používají ve strojích různých zařízení. Zejména takové jednotky pracují efektivně ve výkonných systémech a vykazují vysokou účinnost. Převodový poměr v takových zařízeních se může pohybovat od 2 do 400.
• Planetární jednotky. Taková zařízení se vyznačují spolehlivostí a výkonem, a proto se často používají v průmyslovém inženýrství. Převodový poměr planetové převodovky lze zpravidla zjistit pomocí vzorce. Ukazatele se pohybují od 6 do 450.
• Červová zařízení. Na rozdíl od předchozí verze mají jednodušší design a optimální cenu, proto jsou velmi žádané. Počet stupňů v jednotkách nepřesahuje 1–2 a hodnoty převodového poměru jsou pevně stanoveny v rozsahu až 10000 XNUMX.
• Vícestupňové převodovky. Zařízení kombinovaného typu, která jsou vyráběna pro různé průmyslové instalace. Takové jednotky zahrnují použití několika stupňů přenosu točivého momentu. Převodový poměr závisí na konstrukčních vlastnostech prvků.

Výběr jednotky je založen na konstrukčních vlastnostech mechanismu. Vyplatí se předem zjistit, jaký typ převodu je potřeba, zda existují určité požadavky na velikost jednotky a jaká axiální zatížení působí na hřídele během provozu zařízení.

V případě potřeby je možné nezávisle vypočítat požadovaný převodový poměr. Ale v závislosti na zvolené metodě se indikátor může ukázat jako nepřesný. Optimální by tedy bylo překontrolovat ukazatele nebo použít několik metod výpočtu. Můžete se také řídit technickými pokyny výrobce, protože obsahují přesnější informace o výpočtech. Pokud máte k tématu ještě nějaké otázky, specialisté FiF jsou připraveni na ně odpovědět!

Při výběru hnacího mechanismu musíte vědět, jak moc převodovka zvyšuje/snižuje točivý moment nebo rychlost otáčení hřídele. Ukazatelem převodu je převodový poměr mechanismu. Podívejme se, jaký je převodový poměr převodovky, způsoby jeho výpočtu a hodnoty převodových poměrů pro různé typy zařízení.

Pohon technologických zařízení a strojů často vyžaduje větší či menší točivý moment nebo otáčky, než jaké dokáže vyprodukovat elektromotor. K transformaci se používají převodové mechanismy – převodovky.

Zařízení zajišťuje přenos otáčení hřídele motoru se změnami točivého momentu a otáček. U průmyslových strojů se častěji používají zařízení, která zvyšují točivý moment s poklesem úhlové rychlosti.

Při výběru hnacího mechanismu musíte vědět, jak moc převodovka zvyšuje/snižuje točivý moment nebo rychlost otáčení hřídele. V opačném případě, pokud se parametry liší od požadovaných:

• Snižuje se životnost, často selhávají mechanismy.
• Spotřeba elektřiny se zvyšuje.
• Produktivita stroje nebo jiného zařízení klesá.

Ukazatelem převodu je převodový poměr mechanismu. Podívejme se, co to je, podrobněji.

Co je převodový poměr

To je hlavní charakteristika převodového mechanismu. Parametr je definován jako poměr počtu zubů ozubeného kola většího průměru ke stejné charakteristice menšího kola. U šnekové převodovky je to poměr stoupání šroubů k počtu zubů ozubeného kola. U planetového převodu jsou to všechny možné vztahy mezi 2 centrálními převody a unašečem.

K výpočtu použijte vzorec

kde u – požadované množství,

zБ – počet zubů většího kola,

zМ – počet zubů menšího kola.

Převodový poměr tedy ukazuje:

• Jak moc mechanismus mění točivý moment a rychlost.
• Jak se liší průměry článků a počet zubů ozubených kol?

Dalším parametrem podobným převodovému poměru je převodový poměr. Charakteristika ukazuje vztah mezi rychlostmi otáčení nebo momenty hřídele.

K jeho výpočtu se používá výraz:

kde I – požadované množství,

W1 – rychlost vedoucího odkazu,

W2 – rychlost otáčení hnaného článku.

Převodové poměry lze také vypočítat jako poměr počtu zubů hnacího kola k podobné charakteristice hnaného kola nebo točivého momentu na hřídelích převodovky.

Rozdíl v přenosových charakteristikách mechanismu spočívá v tom, že první se vypočítává bez ohledu na to, který článek je vedoucí a který je řízený. U převodovek s redukcí otáček je převodový poměr a převodové poměry stejné.

Poměr vypočtený pro točivý moment nebo otáčky může být menší než jedna, pokud jsou jejich hodnoty na výstupním hřídeli menší než na vstupním hřídeli. Poměr otáček nebo točivých momentů může být záporný v případě, kdy jsou směry otáčení převodových prvků opačné. Převodový poměr je ve všech případech kladný, buď je roven nebo větší než jedna.

Výše uvedené výrazy jsou vhodné pro jednostupňové převodovky. U mechanismů s několika stupni se celková převodová charakteristika vypočítá jako součin převodových poměrů všech stupňů a určí se ze vzorce:

kde u – celkový převodový poměr,

u1 – číslo prvního stupně,

u2 – číslo druhého stupně,

u3 – přesné číslo třetí etapy,

un – číslo n – kroky.

Jak určit převodový poměr

Nejjednodušší metodou, kterou lze k jeho určení použít, je referenční. Hodnota parametru musí být uvedena v pasu, návodu k obsluze a další technické dokumentaci. Převodový poměr je napsán i na typovém štítku. V případě potřeby můžete hodnotu charakteristiky zjistit v referenční knize výrobce.

Pokud dojde ke ztrátě technické dokumentace nebo se mechanismus již dlouho nevyrábí, pak se charakteristiky určí pomocí měření a výpočtů. Při známých otáčkách a točivém momentu na hřídeli motoru se změří parametry na hřídeli převodovky pomocí otáčkoměru nebo snímače točivého momentu, poté se vypočte frekvenční faktor.

Pokud není možné provést měření, převodovka se rozebere, určí se typ převodu, spočítají se zuby nebo otáčky, hodnoty se dosadí do zadaného vzorce a získá se hodnota požadované charakteristiky.

Znáte-li převodový poměr, požadovaný točivý moment a rychlost pohonu zařízení, můžete snadno vybrat elektromotor s požadovanými vlastnostmi. U převodových motorů spočívá praktický význam charakteristiky v určení parametrů náhradního motoru.

Převodový poměr různých typů převodovek

U různých typů převodovek se výrazně liší. Podívejme se na jejich hodnoty pro nejběžnější mechanismy.

Čelní převodovky jsou jedním z nejběžnějších typů zařízení v aplikacích průmyslových pohonů. Převodový pár jsou 2 válcová kola různých průměrů s přímými, šikmými, chevronovými, válcovými zuby.

Mechanismy mají vysokou účinnost a mohou pracovat v přerušovaném a zpětném režimu. Převodové poměry pro jeden válcový stupeň jsou 2-7. Pro jejich zvýšení jsou mechanismy vybaveny druhým, třetím a čtvrtým stupněm. To vám umožní zvýšit počet na 40-250.

Převodový pár kuželových převodovek tvoří 2 kuželová kola spřažená pod úhlem 900. Mechanismy mohou pracovat pod proměnnou zátěží, v režimu s častým zapínáním a vypínáním. Počet pro jeden stupeň je 2,5-5. Častěji používají kombinované dvou- a třístupňové převodovky, kuželo-válcové, cylindro-kuželové mechanismy. Převodové poměry takových zařízení jsou 7-200.

Planetové převodovky se skládají z prstencového (slunečního) a centrálního (korunového) ozubeného kola, pomocných ozubených kol (satelitů). Ty druhé jsou spojeny nosičem. Mechanismy jsou nízkohlučné, kompaktní, odolné. Převodový poměr pro jeden planetový kinematický pár je až 10. Pro vícestupňové převodovky – až 3000.

Šnekové mechanismy se skládají ze závitového hřídele a ozubeného kola spojeného pod úhlem 900. Zařízení se vyznačují klidným chodem, tichým chodem a samobržděním při zpětném chodu. Počet jednoho odkazu červa je až 80 nebo více. U dvoustupňové převodovky to může být až 2500-3000.

Příklad výpočtu

Uveďme si jednoduchý příklad výpočtu invertorové převodovky. Řekněme, že je zapotřebí mechanismus k pohonu dopravníku pohybujícího se rychlostí 1 m/s s průměrem hnacího válce 300 mm. Jako zdroj mechanické energie je použit asynchronní motor s rotorem nakrátko s jmenovitými otáčkami hřídele 1500 ot./min.

Určíme požadovanou úhlovou frekvenci otáčení hnacího bubnu. Vypočítá se pomocí vzorce:

n2=60 x (V/(π x D))

kde V – rychlost pásu,

D – průměr hnacího bubnu,

π – 3,14.

Dosadíme hodnoty do výrazů n2 = 60 x (1/(3,14 x 300)), dostaneme 63 ot./min.

Dále přímo vypočítáme převodový poměr:

kde W1 – rychlost otáčení hřídele motoru,

W2 – požadovaná úhlová frekvence pohonu pro zajištění pohybu pásu požadovanou rychlostí: I=1500/63.7.

Dostaneme hodnotu 23,547.

Převodovka pro dopravník tedy musí mít převodový poměr 23,5.

Výše uvedené je velmi zjednodušený příklad pro inženýrské výpočty pohonu, používají se složitější metody, které berou v úvahu korekce přenosových ztrát a dalších faktorů.

Závěr

Převodový poměr je jednou z hlavních charakteristik převodovek. Parametr zobrazuje velikost převodu točivého momentu nebo rychlosti hřídele motoru. Převodovky s různými typy převodových párů mají různé charakteristické hodnoty. Největší počet převodovek mezi jednostupňovými průmyslovými mechanismy se nachází v zařízeních se šnekem. Charakteristika se používá při výpočtu pohonu technologických zařízení a strojů.