Передаточное число редуктора: задачи и формула расчета
О чем речь? Передаточное число редуктора – основной параметр этого узла, который демонстрирует скорость вращения выходного вала. Его можно рассчитать в любом агрегате: цепном, ременном, червячном, волновом.
На что обратить внимание? Вне зависимости от того, о каком редукторе идет речь, расчет передаточного числа проводят тремя методами: справочным, практическим и расчетным. Дальнейший порядок действий зависит от типа узла.
В этой статье:
- Зависимость передаточного числа от типа редуктора
- Свойства передаточного числа
- Методы определения передаточного числа редуктора
- Формула расчета передаточного числа редуктора
- Передаточное число редуктора автомобильного моста
- Часто задаваемые вопросы о передаточном числе редуктора
Зависимость передаточного числа от типа редуктора
Передаточное число редуктора – это часто используемый в механике термин, которым принято пользоваться для обозначения соотношения количества зубьев шестерен на ведущем и ведомом валах. Иными словами, речь идет о соотношении скоростей вращения входного и выходного валов (количестве полных оборотов, которые первый совершает за один полный виток последнего).
Каждая модель редуктора обладает собственным передаточным числом, что делает этот параметр основным при выборе данного узла для решения конкретных задач. Также необходим учет конструктивных особенностей силового агрегата, его мощности и нагрузок, которые испытывают зубчатые колеса при передаче крутящего момента.
Современный рынок предлагает различные конструкционные типы редукторов. Остановимся на самых распространенных:
Планетарные
Для преобразования в таких узлах центральная шестерня взаимодействует с несколькими зубчатыми колесами, расположенными вокруг нее. Главные преимущества подобной конструкции, по мнению специалистов, состоят в компактности и высоком коэффициенте полезного действия. Наиболее простые одноступенчатые планетарные редукторы обладают передаточным числом не более 12,5, а многоступенчатые – до 3000.
Цилиндрические
Их конструкция очень популярна и предусматривает параллельное расположение входного и выходного валов. Данное решение дает возможность эффективно работать с высокими нагрузками, но обеспечивает относительно низкие значения передаточного числа (не более 6,3 при одноступенчатом механизме, до 40 при двухступенчатом, и 250 – при трехступенчатом).
Червячные
Такие устройства широко применяются для передачи крутящего момента между валами, расположенными под прямым углом. Эти редукторы компактные, бесшумные и отличаются плавностью работы. Основной недостаток – относительно низкий коэффициент полезного действия.
Одноступенчатые червячные редукторы имеют придаточное число не более 80 (существуют модификации с 90 и 100, однако, согласно ГОСТ 2144-76, их не рекомендуется использовать). В двухступенчатом исполнении данный показатель может доходить до 4000.
Достаточно распространено применение комбинированных решений, в которых совмещены, например, цилиндрическая и червячная конструкции, помещенные в единый корпус.
Свойства передаточного числа
Передаточное число редуктора – важный показатель, который включает в себя следующие свойства:
От передаточного числа зависит, как относятся друг к другу крутящие моменты на ведущем и ведомом валах агрегата. При значениях, превышающих единицу, входной вал будет развивать больший крутящий момент, чем ведомый, и наоборот (если этот показатель равен единице – крутящие моменты на обеих деталях будут равны).
От передаточного числа также зависит то, насколько эффективно узел передает усилие. Чем дальше это значение от единицы как в большую, так и в меньшую стороны, тем ниже коэффициент полезного действия редуктора.
Конструкция отдельных редукторов предусматривает изменение направления, в котором вращается ведомый вал, – при отрицательных значениях оно будет противоположно направлению вращения ведущего вала.
От передаточного числа зависит, как будет относиться количество оборотов, совершаемых ведомым валом за тот или иной отрезок времени, к скорости вращения ведущего. Если это значение больше единицы, выходной вал будет вращаться быстрее входного, и наоборот.
- Подбор редуктора для выполнения конкретных задач
Выбирая редуктор, в первую очередь следует исходить из передаточного числа, от которого, как уже было сказано, зависит распределение скоростей вращения и крутящего момента между ведущим и ведомым валами механизма, что в свою очередь сказывается на функциональности системы в целом.
Например, в транспортных средствах редуктор преобразует вращение вала мотора в усилие, которое передается на ведущие колеса через трансмиссию. Для увеличения момента силы нужно выбирать редукторы с большим передаточным числом, а для достижения больших скоростей – с маленьким.
Ошибки при выборе редуктора часто становятся причиной таких нежелательных явлений, как избыточные нагрузки на связанные с ним узлы и детали, повышенная шумность и даже поломки. По этой причине так важно подбирать конструкцию с учетом всех рабочих параметров – частоты вращения, скорости, крутящего момента и т. д. Кроме того, необходимо принимать во внимание предполагаемые условия эксплуатации агрегата.
Методы определения передаточного числа редуктора
Возникает вопрос о том, как узнать передаточное число редуктора. Существует несколько основных методов, позволяющих добиться максимальной точности при определении этого показателя для конкретных моделей устройств:
Справочный
Информацию обо всех необходимых параметрах можно найти в технической документации, которую производители включают в комплект поставки. Также сведения о характеристиках, включая и передаточное число для механизмов различных типов и серий, собранных в Советском Союзе, содержатся в специальной справочной литературе. Конструктору необходимо уточнять данные, полученные таким путем, чтобы избежать ошибок в ходе проектирования.
Практический
Этот метод требует вмешательства в механизм с целью выяснить, какой моделью редуктора он оснащен. Задача упрощается, если есть информация о скорости вращения ведущего и ведомого валов. В противном случае потребуется разборка агрегата с отсоединением узла от корпуса и изучение его конструктивных особенностей. Полученные данные можно использовать для выполнения всех необходимых расчетов с учетом типа конкретного узла. Также требуется выяснить, предусмотрено ли изменение направления вращения шестерен. Если оно неизменно, значение будет положительным, и наоборот.
Расчетный
Для применения расчетного метода необходимо измерить скорость вращения ведущего и ведомого валов с помощью тахометра. Передаточное число вычисляется как отношение этих показателей.
Формула расчета передаточного числа редуктора
Итак, передаточное число представляет собой соотношение скоростей вращения (количество оборотов за единицу времени) входного и выходного валов. Проще говоря, это сумма законченных витков ведущего вала за один полный оборот ведомого.
Обычно передаточное число указывается в маркировке механизма. К примеру, у червячного редуктора это будет выглядеть так: Ч-100-50. В данном случае за один полный оборот ведомого вала ведущий делает 50.
Существует разница между фактическим и номинальным передаточными числами, которые часто отличаются друг от друга:
- для определения фактического значения проводятся испытания, в ходе которых с максимальной точностью измеряется передаточное число;
- номинальным называют округленное фактическое значение.
Благодаря такому разделению были стандартизированы обозначения и упрощен подбор механизмов для эксплуатации в различных условиях.
Читайте также!
Для определения передаточного числа конкретного редуктора можно воспользоваться одним из следующих способов:
- найти на корпусе табличку или наклейку с перечислением основных технических характеристик данной модели;
- ознакомиться с техническим паспортом или зайти на сайт производителя;
- выполнить соответствующие расчеты.
Проще всего рассчитать передаточное число с помощью формулы:
- I = N1 / N2, где:
- I – передаточное число;
- N1 – количество оборотов входного вала (за минуту);
- N2 – число витков выходного вала за это же время.
При сверке с техническим описанием модели значение, полученное при выполнении расчета, округляют.
Передаточные числа (диапазоны с учетом типа механизма):
| Тип редуктора | Диапазон значений передаточных чисел |
|---|---|
| Червячные одноступенчатые | От 8 до 80 |
| Червячные двухступенчатые | От 25 до 10 000 |
| Цилиндрические одноступенчатые | От 2 до 6,3 |
| Цилиндрические двухступенчатые | От 8 до 50 |
| Цилиндрические трехступенчатые | От 31,5 до 200 |
| Коническо-цилиндрические одноступенчатые | От 6,3 до 28 |
| Коническо-цилиндрические двухступенчатые | От 28 до 180 |
Передаточное число редуктора автомобильного моста
Итак, что принято называть передаточным числом редуктора? В транспортных средствах эти узлы передают крутящий момент от двигателя ведущим колесам. Передача всегда происходит с понижением скорости вращения, а передаточное число показывает, во сколько раз она уменьшается.
Для того чтобы узнать передаточное число заднего редуктора, обычно достаточно ознакомиться с технической документацией. У импортных автомобилей этот показатель часто содержится в VIN-номере. Российские автомобили обычно оснащаются типовыми узлами. Важно понимать, что в пределах одного модельного ряда могут использоваться устройства с разными передаточными числами.
Часто передаточное число указывается на маркировке узла, как правило, расположенной на хорошо видимом месте, что позволяет получить необходимую информацию без демонтажа редуктора.
Наиболее точно определить передаточное число редуктора заднего моста можно, подсчитав количество зубцов на ведущем и ведомом зубчатых колесах, а затем разделив большее на меньшее. Например, на автомобилях ВАЗ-2106 на ведущей шестерне 41 зубец, а на ведомой – 11. Выполнив деление, получаем 3,9.
Несмотря на максимальную точность, этот метод не слишком практичен и удобен, ведь для подсчета количества зубьев необходимо извлекать детали из корпуса, предварительно демонтировав редуктор.
Как определить передаточное число без демонтажа редуктора? Необходимо вывесить ось ведущих колес, приподняв автомобиль с помощью подъемника или домкратов. Затем нужно запомнить, в каком положении находились вал и колесные диски, пометив их мелом. Далее нужно вращать колеса до момента совпадения меток, считая обороты колес и вала по отдельности. Для выполнения такой работы понадобится помощник.
Для того чтобы вычислить передаточное число, большее значение следует разделить на меньшее.
https://centr-to.ru/blog/avtoservis/peredatochnoe-chislo-reduktora