O složitých věcech jednoduchými slovy. Převodový poměr převodovky. — DRIVE2

Každý z nás se při výběru nového vozu dívá na technické vlastnosti. Pokud je dokážeme analyzovat, pak dokážeme předpovědět (i když ne příliš přesně) povahu vozu. Snáze si tak vybereme „pro sebe novou věc“ (každý jsme přece jiný, stejně jako auta nám nabízená). A správná volba bude mít pozitivní dopad jak na radost z jízdy, tak na bezpečnost. V charakteristikách jsou často převodové poměry a také počet hlavního páru. co znamenají?
Každá převodovka má více rychlostních stupňů, například u manuální převodovky je nejčastěji 5. Proč je jich potřeba tolik? Představte si 1. rychlostní stupeň jako sprinter. Silný muž, obrovské svaly na nohou. Svůj závod na 1 metrů zaběhne nejlépe 5. rychlostní stupeň (sprintér). A 42. rychlostní stupeň je maratónský běžec, který nevyniká mohutnou postavou, ale je šlachovitý a odolný. Na vzdálenost 5 km si 1. rychlostní stupeň (maratonský běžec) poradí mnohem lépe než sprinter (5. rychlostní stupeň). Ale maratónský běžec (2. rychlostní stupeň) nemusí mít dost síly na to, aby rozpohyboval těžké auto. Všechny ostatní rychlostní stupně (3., 4., XNUMX.) jsou běžci pro své vlastní vzdálenosti, každý z nich je také důležitý.

Jednou z hlavních charakteristik automobilové převodovky je převodový poměr. Význam tohoto pojmu je poměr počtu zubů dvou spolupůsobících ozubených kol, poháněných k pohonu. Nebo, co je totéž, poměr úhlových rychlostí nebo rotačních frekvencí obou prvků kinematické dvojice. Velikost zubů na obou ozubených kolech bude stejná, ale jejich průměry se mohou lišit. V případě interakce více ozubených kol je celková hodnota určena součinem čísel všech párů. Pokud má hnací kolo menší průměr a počet zubů než kolo hnané, sníží se výstupní otáčky a zvýší se točivý moment. Čím nižší rychlost, tím vyšší tah. Při obráceném poměru průměrů ozubených kol je tomu naopak: otáčky jsou vyšší, ale tah menší.

U každého typu převodovky existuje několik stupňů. Převody SUV a traktorů mají další redukční převody, které poskytují zvýšení točivého momentu. Čím nižší je stupeň, tím vyšší je převodový poměr a tím je „kratší“. Nejnižší stupně u většiny manuálních převodovek jsou první tři. Poskytují větší trakci a jsou navrženy pro rozjezd, pomalou jízdu a zrychlení. Poté přepneme na přímý převod – čtvrtý. Páté, zvýšené nebo „dlouhé“ – pro jízdu vysokou rychlostí. Nedokáže však poskytnout požadovaný točivý moment, když jedeme do kopce nebo se chystáme předjet vůz před námi. Je nutné přejít na nižší úroveň: čtvrtou nebo dokonce třetí.
Převodové poměry stupňů v převodovkách se volí s ohledem na typ pohonu, hmotnost vozidla, výkon motoru a průměr kol. Výpočet probíhá tak, že při slušné dynamice nemusí řidič často přehazovat páku a spotřeba paliva je mírná.

Sériově vyráběné vozy jsou vybaveny „dlouhými“ převodovkami. Jsou pohodlnější a mají širší rozsah rychlostí pro každý stupeň. Ve městě při neustálých změnách rychlosti dopravy to má velký význam.

Sportovní verze, určené pro fanoušky rychlé jízdy, jsou vybaveny „krátkými“. Je reálné „spěchat“ jako první z křižovatky, ale budete muset přepínat častěji.

Tuzemský tuning je dědictvím sovětského automobilového průmyslu, kde se pro největší zemi světa vyráběly tři typy osobních vozů. Body kit, LED „BMW eyes“ a děravý přímý tlumič „Maserati sound“ umožňují majitelům domácích automobilů alespoň nějak vyčnívat z anonymního proudu. Milovníci „pokročilých a šikovných“ automobilů jdou dále a hlouběji a provádějí konstrukční změny motoru a převodovky.

Předpokládá se, že „zkrácení“ krabice je velmi cool. Příznivci rychlé jízdy si mohou místo standardních párů (řad) převodů pořídit alternativní, které zvyšují převodový poměr. Například hodnota pro hlavní pár VAZ 2107 v tovární převodovce je 3,9, pro VAZ 2108 – 3,8. Změňte na 4,1 nebo více, až na 5,1. Ano, umožňuje to autu „střílet“ z klidu, ale zhoršuje to ostatní vlastnosti. Zvyšuje se spotřeba paliva a opotřebení motoru, snižuje se maximální rychlost a musíte často přepínat. Přílišné ladění převodovky místo vzrušení může vést ke zklamání.

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, hodnoty převodových poměrů pro různé typy zařízení: pro válcové, šnekové, kuželové a planetové převodovky a také to, co převodový poměr ovlivňuje.

Obsah článku:

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,

zB – počet zubů většího kola,

zM – 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.

Spirálový převodový poměr

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. Převodový poměr spirálové převodovky pro jeden stupeň je 2-7. Pro jejich zvýšení jsou mechanismy vybaveny druhým, třetím a čtvrtým stupněm. To vám umožní zvýšit počet na 40-250.

Převodový poměr kuželových převodovek

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.

Převodový poměr planetových převodovek

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.

Šnekový převodový poměr

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. Převodový poměr dvoustupňové šnekové převodovky 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.