Co znamená převodový poměr a jak mu rozumět bez odborných termínů?

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.

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.