Recenze

Co znamená převodový poměr a jak jej určit?

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.

Přečtěte si více

Sedadla Volkswagen Tiguan: Prodej předních a zadních sedadel

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!

Ozubená kola se používají nejen k přenosu výkonu, ale také k zajištění schopnosti přizpůsobit mechanickou výhodu mechanismu. Jak bylo uvedeno v úvodu k této jednotce, v některých případech má elektromotor sám o sobě dostatečný výkon k provedení konkrétního úkolu, ale výstupní charakteristiky elektromotoru nesplňují požadavky. Elektromotor, který se točí VELMI rychle, ale má velmi malý kroutící moment, není vhodný pro zvedání těžkých břemen. V takových případech je nutné použít převodový poměr pro změnu výstupní charakteristiky a vytvoření rovnováhy točivého momentu a otáček.

Přečtěte si více

Co mají rádi chrpy?

Představte si kolo: cyklista má omezený výkon a chce zajistit, aby byl výkon v daném okamžiku využíván co nejvíce.

Změnou mechanické výhody se mění rychlost pohybu. Výkon je množství práce vykonané za jednotku času. Čím větší množství práce. tím nižší je rychlost jeho provádění.

Příklad 8.1 ukazuje, že pokud se páka na vstupní straně posune o 1 metr, páka na výstupní straně se posune o 4 metry. Rozdíl je úměrný poměru mezi délkami pák.

Délka ven / délka dovnitř = 8 / 2 = 4

Zajímavostí je, že obě vzdálenosti urazí za stejnou dobu. Představme si, že se vstupní páka posune o 1 metr za 1 sekundu, takže vstupní rychlost je 1 metr za sekundu. Přitom na výstupu dojde také k posunu o 4 metry za 1 vteřinu, takže rychlost pohybu je zde 8 metrů za vteřinu. Výstupní rychlost je VĚTŠÍ než vstupní rychlost díky poměru mezi délkami pák.

Příklad 8.2 představuje stejný systém jako příklad 8.1, ale nyní je na vstup aplikována síla 4 newtony. Jaká je výsledná síla na výstupu?

Nejprve je nutné vypočítat aplikovaný točivý moment ve středu otáčení způsobený vstupní silou pomocí vzorců z bloku 7:

Točivý moment = Síla x Vzdálenost od těžiště = 4 N x 2 m = 8 N-m

Dále musíte vypočítat výslednou sílu na výstupu:

Síla = točivý moment / vzdálenost = 8 Nm / 8 m = 1 Newton

Když se podíváme na tyto dva příklady, vidíme, že pokud je systém posunut o 1 metr vstupní silou 4 newtony, pak na výstupu bude posunut o 4 metry silou 1 newtonu. S menší silou se páka pohybuje rychleji!

Můžeme vidět, jak lze mechanickou výhodu (ve formě pák) použít k manipulaci se vstupní silou k vytvoření požadovaného výstupu. Na stejném principu fungují i převodovky.

Čelní ozubené kolo je v podstatě řada pák. Čím větší je průměr převodu, tím delší je páka.

Jak je vidět v příkladu 8.3, výsledkem točivého momentu aplikovaného na první ozubené kolo je lineární síla generovaná na špičkách jeho zubů. Stejná síla působí na hroty zubů ozubených kol, se kterými je v záběru první ozubené kolo, což způsobuje otáčení druhého pod vlivem točivého momentu. Průměry ozubených kol se stávají délkou pák a změna točivého momentu je ekvivalentní poměru průměrů. Pokud malé převody pohánějí více převodů, točivý moment se zvyšuje. Pokud velká ozubená kola pohání malá ozubená kola, točivý moment se sníží.

V příkladu 8.4, pokud se vstupní ozubené kolo s 36 zuby otočí o vzdálenost jednoho zubu (d = šířka 1 zubu), znamená to, že se otočí o 1/36 své plné otáčky (a1 = 360 / 36 = 10 stupňů). Jak se otáčí, uvádí do pohybu 60zubý převod, což způsobí, že se také posune o 1 zub. Pro převod 60 zubů to však znamená posun pouze o 1/60 plné otáčky (a2 = 360 / 60 = 6 stupňů).

Když malé ozubené kolo urazí určitou vzdálenost v daném časovém intervalu, větší ozubené kolo urazí kratší vzdálenost. To znamená, že velké ozubené kolo se otáčí pomaleji než malé. Tento princip funguje oběma směry. Pokud malé převody pohánějí více převodů, otáčky se snižují. Pokud velká ozubená kola pohánějí malá ozubená kola, rychlost se zvyšuje.

Přečtěte si více

Tvorba a vývoj nástěnek | Webové studio OnePix

Z příkladů 8.1 – 8.4 je zřejmé, že vztah mezi velikostmi dvou vzájemně zabírajících ozubených kol je úměrný změně točivého momentu a rychlosti mezi nimi. Tomu se říká převodový poměr.

Jak bylo uvedeno výše, počet zubů na ozubeném kole je přímo úměrný jeho průměru, takže pro výpočet převodového poměru můžete jednoduše spočítat zuby místo průměru.

Převodový poměr je vyjádřen jako (zuby hnacího kola) : (zuby hnacího kola), takže výše uvedený pár ozubených kol lze popsat jako 12:60 (nebo 36 až 60).

Převodový poměr se vypočítá pomocí vzorce (zuby hnacího kola) / (zuby hnacího kola)

Proto převodový poměr = zuby hnaného kola / zuby hnacího kola = 60/36 = 1,67

Jak bylo diskutováno výše, převodový poměr je vyjádřen jako (zuby hnacího kola) : (zuby hnacího kola), takže dvojice ozubených kol zobrazená výše může být vyjádřena jako 12:60 (nebo 12 až 60).

Převodový poměr se vypočítá pomocí vzorce (zuby hnacího kola) / (zuby hnacího kola)

Proto převodový poměr = ozubení hnaného kola / ozubení hnacího kola = 60/12 = 5

Při pohledu na výše uvedený příklad.

Maximální moment přetížení druhého hřídele lze vypočítat pomocí vzorce:

Výstupní moment = vstupní moment x převodový poměr

Výstupní kroutící moment = 1,5 N.m x 5 = 7,5 N.m

Volnou rychlost druhého hřídele lze vypočítat pomocí vzorce:

Výstupní rychlost = Vstupní rychlost / Převodový poměr = 100 ot./min / 5 = 20 ot./min.

Druhý hřídel se tak otáčí volnou rychlostí 20 ot./min., s maximálním kroutícím momentem při přetížení 7,5 Nm. S klesajícími otáčkami roste točivý moment.

U druhého příkladu lze výpočty provést stejným způsobem.

Převodový poměr = Zuby hnaného kola / Zuby hnacího kola = 12/60 = 0,2

Výstupní moment = Vstupní moment x Převodový poměr = 1,5 N-m x 0,2 = 0,3 N-m

Výstupní rychlost = Vstupní rychlost / Převodový poměr = 100 ot./min / 0,2 = 500 ot./min.

Druhý hřídel se tak otáčí volnou rychlostí 500 ot./min., s maximálním kroutícím momentem při přetížení 0,3 Nm. S rostoucí rychlostí klesá točivý moment.