Что такое передаточное число редуктора его расчеты

Редуктор является конструктивно-технической частью различных механизмов, в частности – двигателей. Возникновение этого элемента связано с необходимостью преобразовывать высокую скорость в усилие крутящего момента, либо – наоборот. Видов редукторов на сегодняшний день достаточно много, поэтому, выбирая определенную модель, важно иметь представление и понимание об их ключевом параметре – передаточном числе.

Базовые понятия и общая информация

Передаточное число представляет собой соотношение зубцов двух шестерней. Говоря простым языком, передаточное число – это отношение скоростей или частот вращения входного (ведущего) вала и выходного тихоходного (ведомого) вала.
Этот показатель отражает информацию о том, какое число полных оборотов успевает совершить входной вал за время одного полного оборота тихоходного вала. Зная передаточное число, без особого труда можно подобрать новый механизм на замену вышедшего из строя оборудования.
Передаточное число зависит от конструктивных особенностей редукторов, которые, в свою очередь, подразделяются на:

Отличительной особенностью планетарных редукторов является то, что они имеют сравнительно небольшой размер, нестандартную компоновку элементов и высокий коэффициент полезного действия (КПД), следовательно, могу применяться в приводах больших мощностей. Их передаточные числа варьируются от 6 до 450.
Цилиндрические редукторы характеризуются тем, что они могут выдержать высокую нагрузку при долговременном режиме работы с КПД, который в среднем превышает 90%. Передаточные числа входят в диапазон от 1,5 до 400.
Самый простой тип конструкции имеют червячные редукторы, однако высоким КПД они похвастаться не могут и не подходят для мощных установок. Передаточное число может принимать значение от 5 до 10000.

Способы определения передаточного числа

Вариантов по измерению величины передаточного числа редуктора немного, но хотя бы один из них гарантированно окажется полезным в какой бы то ни было ситуации и точно поможет подобрать оборудование правильно.

Теоретический метод основывается на сборе и анализе информации, касающейся характеристик и значений параметров механизма. Все необходимые данные можно найти на внешней части корпуса прибора или устройства. Производитель механизма обычно размещает основные технические показатели и специализированные цифровые шифры на металлических или пластиковых табличках и наклейках. В случае, если значения требуемых параметров не указаны снаружи устройства, всегда можно обратиться к содержимому пакетов технической и конструкторской документации, а именно: паспорту прибора и инструкции по эксплуатации.

Второй способ определения значения передаточного числа – практический или экспериментальный.

Такой подход предполагает выполнение следующей последовательности действий:

• первым шагом необходимо разобрать на детали главный узел исследуемого редуктора, для того, чтобы выявить его модель;
• вторым этапом редуктор нужно отсоединить от корпуса, частей подвижных узлов и посторонних механизмов, сохраняя при этом хороший угол обзора, при котором просматриваются все конструктивные элементы;
• третьим – заключительным шагом осуществляется вычисление значения передаточного числа, исходя из типа главного узла. Если передача является зубчатой, то искомый показатель рассчитывается как отношение двух величин: числа зубцов ведомой шестерни к количеству зубьев ведомой, соответственно. В случае, когда передача ременная, нужно определить модуль разности между диаметрами ведомого и ведущего шкивов.

Не менее точным и достоверным способом расчета является формула:

I=n1/n2

1. n2 – обозначение числа оборотов вала на выходе.
2. n1 – обозначение числа оборотов рабочего вала на входе.
3. I – искомый параметр.

Формула выведенная опытным путем. Переведя символьный язык формулы в текстовый формат, получается, что передаточное число – есть отношение, числитель которого равен числу оборотов рабочего (ведущего) вала на входе, а знаменатель – числу оборотов ведомого вала на выходе. При выполнении вычислений стоит ориентироваться на тезис о том, что максимальное количество оборотов составляет не более полутора тысяч в минуту. Большая частота вращения, доходящая до трех тысяч оборотов в минуту характерна исключительно для соосных цилиндрических механизмов. Вычисленный результат нужно округлить до ближайшего нормированного значения в ряду передаточных чисел для определенного типа редуктора, найти который можно в специализированных технических справочниках, либо в Интернете.
По завершении процедуры определения искомого параметра можно переходить к поиску, закупке и замене механизма устройства. Для удобства выбора редукторов, существует две классификации передаточных чисел, которые обусловлены стандартизацией обозначений:

• номинальное значение – величина, полученная после округления расчетной цифры;
• фактическое значение – величина, вычисленная во время проведения испытаний.

Значение представляет собой точную величину, которая характеризуется бесконечным множеством цифр после запятой.

Нюансы при подборе оборудования

Одинаковая конструкция и идентичная конфигурация промышленных устройств и механизмов не гарантируют того, что их передаточные числа также будут аналогичны. Самостоятельный расчет или экспериментальное определение искомого параметра не так сложны, как может показаться на первый взгляд. Однако если такая возможность отсутствует: не хватает времени или уверенности в собственных знаниях, то настоятельно рекомендуется обратиться за помощью к производителю для получения точной и достоверной информации.
Квалифицированные инженеры промышленных предприятий или специализированных компаний оперативно составят подборку устройств, удовлетворяющих параметрам и характеристикам, которые предоставил заказчик. Приятным бонусом является факт того, что услуги по консультированию и вспомогательным расчетам многие организации оказывают бесплатно.

Читайте также: Стартер с редуктором для мотоцикла

Самостоятельно определить передаточное число редуктора не так трудно, как может показаться на первый взгляд. Имя подробную информацию, можно приступать к замене редуктора на новый или его переустановки на сходный вид оборудования.

Видео:Легко! Узнать передаточное число редуктора, без вскрытия!!Скачать

Передаточное число

Любое подвижное соединение, передающее усилие и меняющее направление движения, имеет свои технические характеристики. Основным критерием, определяющим изменение угловой скорости и направления движения, является передаточное число. С ним неразрывно связано изменение силы – передаточное отношение. Оно вычисляется для каждой передачи: ременной, цепной, зубчатой при проектировании механизмов и машин.

Перед тем как узнать передаточное число, надо посчитать количество зубьев на шестернях. Затем разделить их количество на ведомом колесе на аналогичный показатель ведущей шестерни. Число больше 1 означает повышающую передачу, увеличивающую количество оборотов, скорость. Если меньше 1, то передача понижающая, увеличивающая мощность, силу воздействия.

Видео:Кратко о передаточном числе в зубчатой передаче.Скачать

Общее определение

Наглядный пример изменения числа оборотов проще всего наблюдать на простом велосипеде. Человек медленно крутит педали. Колесо вращается значительно быстрее. Изменение количества оборотов происходит за счет 2 звездочек, соединенных в цепь. Когда большая, вращающаяся вместе с педалями, делает один оборот, маленькая, стоящая на задней ступице, прокручивается несколько раз.

Передачи с крутящим моментом

В механизмах используют несколько видов передач, изменяющих крутящий момент. Они имеют свои особенности, положительные качества и недостатки. Наиболее распространенные передачи:

Ременная передача самая простая в исполнении. Используется при создании самодельных станков, в станочном оборудование для изменения скорости вращения рабочего узла, в автомобилях.

Ремень натягивается между 2 шкивами и передает вращение от ведущего в ведомому. Производительность низкая, поскольку ремень скользит по гладкой поверхности. Благодаря этому, ременной узел является самым безопасным способом передавать вращение. При перегрузке происходит проскальзывание ремня, и остановка ведомого вала.

Передаваемое количество оборотов зависит от диаметра шкивов и коэффициента сцепления. Направление вращения не меняется.

Переходной конструкцией является ременная зубчатая передача.

На ремне имеются выступы, на шестерне зубчики. Такой тип ремня расположен под капотом автомобиля и связывает звездочки на осях коленвала и карбюратора. При перегрузе ремень рвется, так как это самая дешевая деталь узла.

Цепная состоит из звездочек и цепи с роликами. Передающееся число оборотов, усилие и направление вращения не меняются. Цепные передачи широко применяются в транспортных механизмах, на конвейерах.

Характеристика зубчатой передачи

В зубчатой передаче ведущая и ведомая детали взаимодействуют непосредственно, за счет зацепления зубьев. Основное правило работы такого узла – модули должны быть одинаковыми. В противном случае механизм заклинит. Отсюда следует, что диаметры увеличиваются в прямой зависимости от количества зубьев. Одни значения можно в расчетах заменить другими.

Модуль – размер между одинаковыми точками двух соседних зубьев.

Например, между осями или точками на эвольвенте по средней линии Размер модуля состоит из ширины зуба и промежутка между ними. Измерять модуль лучше в точке пересечения линии основания и оси зубца. Чем меньше радиус, тем сильнее искажается промежуток между зубьями по наружному диаметру, он увеличивается к вершине от номинального размера. Идеальные формы эвольвенты практически могут быть только на рейке. Теоретически на колесе с максимально бесконечным радиусом.

Деталь с меньшим количеством зубьев называют шестерней. Обычно она ведущая, передает крутящий момент от двигателя.

Зубчатое колесо имеет больший диаметр и в паре ведомое. Оно соединено с рабочим узлом. Например, передает вращение с необходимой скоростью на колеса автомобиля, шпиндель станка.

Обычно посредством зубчатой передачи уменьшается количество оборотов и увеличивается мощность. Если в паре деталь, имеющая больший диаметр, ведущая, на выходе шестерня имеет большее количество оборотов, вращается быстрее, но мощность механизма падает. Такие передачи называют понижающими.

Зачем нужна паразитка

При взаимодействии шестерни и колеса происходит изменение сразу нескольких величин:

• количества оборотов;
• мощности;
• направление вращения.

Только в планетарных узлах с нарезкой зубьев по внутреннему диаметру венца сохраняется направление вращения. При наружном зацеплении ставится две одинаковые шестерни подряд. Их взаимодействие не меняет ничего, кроме направления движения. В этом случае обе зубчатые детали называются шестернями, колеса нет. Вторая, промежуточная, получила название «паразитка», поскольку в вычислениях не участвует, меняет только знак.

Виды зубчатых соединений

Зубчатое зацепление может иметь различную форму зуба на деталях. Это зависит от исходной нагрузки и расположения осей сопрягаемых деталей. Различают виды зубчатых подвижных соединений:

Самое распространенное и простое в исполнении прямозубое зацепление. Наружная поверхность зуба цилиндрическая. Расположение осей шестерни и колеса параллельное. Зуб расположен под прямым углом к торцу детали.

Когда нет возможности увеличить ширину колеса, а надо передать большое усилие, зуб нарезают под углом и за счет этого увеличивают площадь соприкосновения. Расчет передаточного числа при этом не изменяется. Узел становится более компактным и мощным.

Недостаток косозубых зацеплений в дополнительной нагрузки на подшипники. Сила от давления ведущей детали действует перпендикулярно плоскости контакта. Кроме радиального, появляется осевое усилие.

Компенсировать напряжение вдоль оси и еще больше увеличить мощность позволяет шевронное соединение. Колесо и шестерня имеют 2 ряда косых зубьев, направленных в разные стороны. Передающее число рассчитывается аналогично прямозубому зацеплению по соотношению количества зубьев и диаметров. Шевронное зацепление сложное в исполнении. Оно ставится только на механизмах с очень большой нагрузкой.

Читайте также: Как нарисовать кинематическую схему редуктора

В конической зубчатой передачи оси расположены под углом. Рабочий элемент нарезается по конической плоскости. Передаточное число таких пар может равняться 1, когда надо только изменить плоскость действия силы. Для увеличения мощности нарезается полукруглый зуб. Передающееся количество оборотов считается только по зубу, диаметр в основном используется при расчетах габаритов узла.

Винтовая передача имеет зуб, нарезанный под углом 45⁰. Это позволяет располагать оси рабочих элементов перпендикулярно в разных плоскостях.

У червячной передачи нет шестерни, ее заменяет червяк. Оси деталей не пересекаются. Они расположены перпендикулярно в пространстве, но разных плоскостях. Передаточное число пары определяется количеством заходов резьбы на червяке.

Кроме перечисленных производят и другие виды передач, но они встречаются крайне редко и к стандартным не относятся.

Многоступенчатые редукторы

Как подобрать нужное передаточное число. Двигатель обычно выдает несколько тысяч оборотов в минуту. На выходе – колесах автомобиля и шпинделе станка, такая скорость вращения приведет к аварии. Мощности исполняющего механизма не хватит, чтобы рабочий инструмент мог резать металл, а колеса сдвинули автомобиль. Одна пара зубчатого зацепления не сможет обеспечить требуемое понижение или ведомая деталь должна иметь огромные размеры.

Создается многоступенчатый узел с несколькими парами зацеплений. Передаточное число редуктора считается как произведение чисел каждой пары.

U_р – передаточное число редуктора;

Перед тем как подобрать передаточное число редуктора, надо определиться с количеством пар, направлением вращения выходного вала, и делать расчет в обратном порядке, исходя из максимально допустимых габаритов колес.

В многоступенчатом редукторе все зубчатые детали, находящиеся между ведущей шестерней на входе в редуктор и ведомым зубчатым венцом на выходном валу, называются промежуточными. Каждая отдельная пара имеет свое передающееся число, шестерню и колесо.

Редуктор и коробка скоростей

Любая коробка скоростей с зубчатым зацеплением является редуктором, но обратное утверждение неверно.

Коробка скоростей представляет собой редуктор с подвижным валом, на котором расположены шестерни разного размера. Смещаясь вдоль оси, он включает в работу то одну, то другую пару деталей. Изменение происходит за счет поочередного соединения различных шестерен и колес. Они отличаются диаметром и передающимся количеством оборотов. Это дает возможность изменять не только скорость, но и мощность.

Трансмиссия автомобиля

В машине поступательное движение поршня преобразуется во вращательное коленвала. Трансмиссия представляет собой сложный механизм с большим количеством различных узлов, взаимодействующих между собой. Ее назначение — передать вращение от двигателя на колеса и регулировка количества оборотов – скорости и мощности автомобиля.

В состав трансмиссии входит несколько редукторов. Это, прежде всего:

• коробка передач – скоростей;
• дифференциал.

Коробка передач в кинематической схеме стоит сразу за коленвалом, изменяет скорость и направление вращения.

Посредством переключения – перемещения вала, шестерни на валу соединяются поочередно с разными колесами. При включении задней скорости, через паразитку меняется направление вращения, автомобиль в результате движется назад.

Дифференциал представляет собой конический редуктор с двумя выходными валами, расположенными в одной оси напротив друг друга. Они смотрят в разные стороны. Передаточное число редуктора – дифференциала небольшое, в пределах 2 единиц. Он меняет положение оси вращения и направление. Благодаря расположению конических зубчатых колес напротив друг друга, при зацеплении с одной шестерней они крутятся в одном направлении относительно положения оси автомобиля, и передают вращательный момент непосредственно на колеса. Дифференциал изменяет скорость и направление вращения ведомых коничек, а за ними и колес.

Видео:Как узнать передаточное число редуктора?Скачать

Как рассчитать передаточное число

Шестерня и колесо имеют разное количество зубов с одинаковым модулем и пропорциональный размер диаметров. Передаточное число показывает, сколько оборотов совершит ведущая деталь, чтобы провернуть ведомую на полный круг. Зубчатые передачи имеют жесткое соединение. Передающееся количество оборотов в них не меняется. Это негативно сказывается на работе узла в условиях перегрузок и запыленности. Зубец не может проскользнуть, как ремень по шкиву и ломается.

Расчет без учета сопротивления

В расчете передаточного числа шестерен используют количество зубьев на каждой детали или их радиусы.

Где u₁₂ – передаточное число шестерни и колеса;

Z₂ и Z₁ – соответственно количество зубьев ведомого колеса и ведущей шестерни.

Знак «+» ставится, если направление вращения не меняется. Это относится к планетарным редукторам и зубчатым передачам с нарезкой зубцов по внутреннему диаметру колеса. При наличии паразиток – промежуточных деталей, располагающихся между ведущей шестерней и зубчатым венцом, направление вращения изменяется, как и при наружном соединении. В этих случаях в формуле ставится «–».

Читайте также: Редуктор заднего моста хундай санта фе 2014

При наружном соединении двух деталей посредством расположенной между ними паразитки, передаточное число вычисляется как соотношение количества зубьев колеса и шестерни со знаком «+». Паразитка в расчетах не участвует, только меняет направление, и соответственно знак перед формулой.

Обычно положительным считается направление движения по часовой стрелке. Знак играет большую роль при расчетах многоступенчатых редукторов. Определяется передаточное число каждой передачи отдельно по порядку расположения их в кинематической цепи. Знак сразу показывает направление вращения выходного вала и рабочего узла, без дополнительного составления схем.

Вычисление передаточного числа редуктора с несколькими зацеплениями – многоступенчатого, определяется как произведение передаточных чисел и вычисляется по формуле:

Способ расчета передаточного числа позволяет спроектировать редуктор с заранее заданными выходными значениями количества оборотов и теоретически найти передаточное отношение.

Зубчатое зацепление жесткое. Детали не могут проскальзывать относительно друг друга, как в ременной передаче и менять соотношение количества вращений. Поэтому на выходе обороты не изменяются, не зависят от перегруза. Верным получается расчет скорости угловой и количества оборотов.

КПД зубчатой передачи

Для реального расчета передаточного отношения, следует учитывать дополнительные факторы. Формула действительна для угловой скорости, что касается момента силы и мощности, то они в реальном редукторе значительно меньше. Их величину уменьшает сопротивление передаточных моментов:

• трение соприкасаемых поверхностей;
• изгиб и скручивание деталей под воздействием силы и сопротивление деформации;
• потери на шпонках и шлицах;
• трение в подшипниках.

Для каждого вида соединения, подшипника и узла имеются свои корректирующие коэффициенты. Они включаются в формулу. Конструктора не делают расчеты по изгибу каждой шпонки и подшипника. В справочнике имеются все необходимые коэффициенты. При необходимости их можно рассчитать. Формулы простотой не отличаются. В них используются элементы высшей математики. В основе расчетов способность и свойства хромоникелевых сталей, их пластичность, сопротивление на растяжение, изгиб, излом и другие параметры, включая размеры детали.

Что касается подшипников, то в техническом справочнике, по которому их выбирают, указаны все данные для расчета их рабочего состояния.

При расчете мощности, основным из показателей зубчатых зацепления является пятно контакта, оно указывается в процентах и его размер имеет большое значение. Идеальную форму и касание по всей эвольвенте могут иметь только нарисованные зубья. На практике они изготавливаются с погрешностью в несколько сотых долей мм. Во время работы узла под нагрузкой на эвольвенте появляются пятна в местах воздействия деталей друг на друга. Чем больше площадь на поверхности зуба они занимают, тем лучше передается усилие при вращении.

Все коэффициенты объединяются вместе, и в результате получается значение КПД редуктора. Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Он определяется соотношением мощности на входном и выходном валах. Чем больше зацеплений, соединений и подшипников, тем меньше КПД.

Видео:Передаточное число или отношениеСкачать

Передаточное отношение зубчатой передачи

Значение передаточного числа зубчатой передачи совпадает передаточным отношением. Величина угловой скорости и момента силы изменяется пропорционально диаметру, и соответственно количеству зубьев, но имеет обратное значение.

Чем больше количество зубьев, тем меньше угловая скорость и сила воздействия – мощность.

При схематическом изображении величины силы и перемещения шестерню и колесо можно представить в виде рычага с опорой в точке контакта зубьев и сторонами, равными диаметрам сопрягаемых деталей. При смещении на 1 зубец их крайние точки проходят одинаковое расстояние. Но угол поворота и крутящий момент на каждой детали разный.

Например, шестерня с 10 зубьями проворачивается на 36°. Одновременно с ней деталь с 30 зубцами смещается на 12°. Угловая скорость детали с меньшим диаметром значительно больше, в 3 раза. Одновременно и путь, который проходит точка на наружном диаметре имеет обратно пропорциональное отношение. На шестерне перемещение наружного диаметра меньше. Момент силы увеличивается обратно пропорционально соотношению перемещения.

Крутящий момент увеличивается вместе с радиусом детали. Он прямо пропорционален размеру плеча воздействия – длине воображаемого рычага.

Передаточное отношение показывает, насколько изменился момент силы при передаче его через зубчатое зацепление. Цифровое значение совпадает с переданным числом оборотов.

Передаточное отношение редуктора вычисляется по формуле:

где U₁₂ – передаточное отношение шестерни относительно колеса;

ω₁ и ω₂ – угловые скорости ведущего и ведомого элемента соединения;

Отношение угловых скоростей можно считать через число зубьев. При этом направление вращения не учитывается и все цифры с положительным знаком.

Зубчатая передача имеет самый высокий КПД и наименьшую защиту от перегруза – ломается элемент приложения силы, приходится делать новую дорогостоящую деталь со сложной технологией изготовления.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-peredatochnoe-chislo-reduktora-ego-raschety

  📸 Видео

  Как рассчитать передаточное число (отношение) зубчатого редуктораСкачать

  

  Как вычислить передаточное число редуктораСкачать

  

  Как определить передаточное число редуктора?Скачать

  

  Как быстро определить (передаточное число, количество зубьев) какой марки редуктор?Скачать

  

  Передаточное число редуктораСкачать

  

  Передаточное число шестерен. Паразитные шестерниСкачать

  

  Как определить передаточное число моста без разборки #ЕвгенийПермяков_КСКСкачать

  

  КАК узнать передаточное число редуктора (гипоидной пары) ? #SaveTheEclipse 2.34Скачать

  

  Как посчитать обороты и передаточное число.Скачать

  

  Как посчитать передаточное число редуктораСкачать

  

  Передаточные Числа! Редуктор и Коробка ПередачСкачать

  

  Как определить передаточное число редуктораСкачать

  

  Передаточное число редуктора, что означает и как определить на редукторе#mercedes #w123 .Скачать

  

  Как посчитать передаточное число редуктора и вычислить какой мост.Скачать

  

  Как узнать какой редуктор заднего моста без снятия его с автомобиляСкачать

  

  Как просто определить передаточное число главной пары Газели @LysenkaСкачать