Передаточное число редуктора определяет соотношение скоростей вращения связанных с ним валов. Оно непосредственно влияет на работу техники и оборудования и указывает, во сколько раз вращение ведущего вала будет меньше, чем вращение ведомого. Таким образом, можно выяснить, как меняется скорость и крутящий момент. В сегодняшней статье мы дадим полное и понятное определение передаточному числу редуктора, а также расскажем, как узнать передаточное число.
Как влияет тип устройства на передаточное отношение
Различные типы редукторов имеют разные передаточные числа, которые оптимизированы для конкретных применений. Например, редукторы с высоким передаточным отношением используются, чтобы снизить скорости вращения и увеличить крутящий момент, в то время как редукторы с низким передаточным числом используются для повышения количества оборотов выходного вала и снижения силы его вращения.
Всего выделяют три наиболее распространенных вида таких устройств:
- червячный;
- планетарный;
- цилиндрический.
Каждая из этих разновидностей имеет отличительные черты, которые и определяют значения передаточного числа.
Червячный
В червячном редукторе используется червячная передача, то есть червяк (винтовой вал) и червячное колесо (шестерня с винтовыми зубьями). Валы в таком случае располагаются под прямым углом. Главными их преимуществами считаются компактная конструкция, тихая работа, плавность хода и самоторможение. Но из-за потерь мощности, свойственных винтовой передаче, коэффициент полезного действия устройств небольшой, что является серьезным недостатком. Плюс они имеют ограниченную грузоподъемность и требуют регулярного обслуживания.
Если речь идет об одноступенчатом исполнении, то параметр не превышает 80. У двухступенчатых данный показатель может доходить и до 4 тысяч.
Планетарный
Здесь передача крутящего момента происходит планетарной передачей, состоящей из центральной шестерни (солнечной шестерни), нескольких планетарных шестерен и зубчатого венца (коронной шестерни). Среди плюсов:
- практически бесшумная работа;
- малые размеры;
- незначительная нагрузка на опоры и зубья колес;
- высокий КПД;
- долговечность.
К недостаткам относят невозможность достигнуть высокой точности передачи, а также повышенный момент инерции. Передаточное число планетарных редукторов с одной ступенью обычно не бывает выше 12,5. Если говорить о механизмах с несколькими ступенями, то передаточное число доходит до 3 тысяч.
Цилиндрический
Главная часть механизма — кинематическая передача из двух сопряженных зубчатых колес. Валы находятся параллельно друг к другу. Такие редукторы наиболее популярны и позволяют работать с высокими нагрузками.
Их основные преимущества:
- высокий КПД;
- широкий диапазон режимов работы на разных скоростях;
- надежность;
- простота в обращении.
Главный недостаток — небольшое передаточное число. У одноступенчатых вариантов оно составляет 6,3 и меньше, у двухступенчатых — менее 40, а устройства с большим числом ступеней имеют значение в пределах 250.
На какие показатели влияет передаточное отношение
Оно оказывает непосредственное влияние на следующие характеристики:
- Крутящий момент. Чем выше передаточное число, тем больше крутящий момент будет передаваться на ведомый вал.
- Коэффициент полезного действия. Параметр может влиять и на КПД редуктора. Механизмы с большим передаточным числом обычно имеют более низкий КПД, чем редукторы с низким передаточным числом. Это связано с тем, что в редукторах с высоким передаточным числом происходит большее скольжение между зубьями шестерен, что приводит к потерям энергии.
- Масса. Устройства с высоким отношением имеют более компактные размеры и меньшую массу, чем редукторы с низким передаточным числом. Объясняется это тем, что в их конструкции используются шестерни меньшего размера.
- Направление вращения. Некоторые редукторы имеют возможность изменять направление вращения ведомого вала по отношению к ведущему. Достигается подобное за счет использования специальных зубчатых передач, таких как конические или червячные.
- Соотношение скоростей вращения. При превышении единицы ведущий вал вращается быстрее ведомого. Если отношение менее единицы, то происходит наоборот — ведущий вал движется медленнее.
Неправильный выбор редуктора может привести к перегрузкам, шуму и неполадкам. Учитывайте рабочие параметры и условия эксплуатации при выборе устройств, и тогда можно добиться стабильности и долговечности оборудования.
Как найти передаточное отношение
Расчет выполняется с использованием нескольких вариантов.
Справочный
Передаточное число редуктора указывается в справочниках или технической документации, которая идет вместе с оборудованием. Этот метод считается наиболее простым и быстрым, но он применим только в том случае, если известна модель и марка устройства. Таким образом, заглянув в техдокументацию, можно определить, например, отношение скоростей редуктора заднего моста автомобиля.
Практический
Определяется путем подсчета количества зубьев на ведущей и ведомой шестернях, что можно сделать только после того, как будет разобран механизм. Параметр определяется как отношение количества зубьев на ведомой шестерне к количеству зубьев на ведущей шестерне.
Передаточное число заднего редуктора определяет снижение скорости вращения ведущих колес, выраженное отношением зубьев ведущей и ведомой шестерен. Хотя и в тех. документации производителем указывается данная характеристика.
Расчетный
Рассчитывают по формуле:
i = (D2 / D1) * (Z1 / Z2),
где:
- i — передаточное число;
- D1 — диаметр ведущей шестерни;
- D2 — диаметр ведомой шестерни;
- Z1 — количество зубьев на ведущей шестерне;
- Z2 — количество зубьев на ведомой шестерне.
Этот метод является наиболее точным, но придется узнать диаметр и количество зубцов.
Передаточное отношение редуктора не так сложно определить, если знать как. Главное — не ошибиться во время расчетов, и тогда особых проблем при выборе оборудования не возникнет.
