Передаточное число редуктора: определение, типы редукторов, вычисление

Передаточное число редуктора – словосочетание, которое мало кого волнует до определенного момента. Большинство автовладельцев редко интересуются, какие же передаточные числа в их автомобиле

Общее определение

Редуктор, как конструкционный элемент, применяется в множестве механизмов. Это технический узел, необходимый для коррекции скорости вращения при передаче движения. Изобретение и распространение редукторов произошло во время развития двигателей разного типа. Это объясняется тем, что появилась необходимость превращать высокую оборотную скорость в усилие крутящего момента, или же наоборот. Для различных целей существует множество разновидностей редукторов, выбор которых играет важнейшую роль для нормального функционирования механизмов.

Передаточное число – это основной параметр, который характеризует различные модели редукторов. Оно зависит от типа, параметров и ступеней шестерен.

Передаточное отношение редуктора обозначается мультипликатором, который свидетельствует о типе механизма: понижающий он, или понижающий. Понижающие передаточные редукторы имеют мультипликатор больше 1, редуктор с передаточным числом менее 1 называется повышающим.

Редукторы

В автомобилях редуктора используются для перенаправления силового импульса на колеса с коробки передач, причем всегда скорость вращения снижается. Передаточное число — показатель того, во сколько раз скорость уменьшится. Если передаточное число равняется 4 — это означает, что крутящий момент, передающийся с редуктора на ось, в 4 раза меньше, чем скорость вращения трансмиссии.

Обычно такой механизм устанавливается на ведущую ось, если автомобиль является полноприводным, то устанавливаются два, по одному на каждую ось.

Редуктор не обязательно должен строго соответствовать установленным заводским параметрам, в некоторых случаях при поломке можно заменить на новый узел с меньшим или большим передаточным числом. Как проверить, какой механизм подойдет? Обычно можно делать замену на модели, в которых номинальное передаточное число отличаются не более чем на 0,5 в большую или меньшую сторону. Если взять, к примеру, редукторы автомобилей ВАЗ, есть возможность устанавливать 4 модели. Соответственно скорость работы редуктора уменьшается при увеличении передаточного числа.

Поэтому скорость автомобиля напрямую зависит от скорости работы редуктора, и с помощью замены этого узла можно сделать свой автомобиль более шустрым, например, поставив узел с передаточным числом 20.

Если автомобиль используется для грузовых перевозок, езды по пересеченной местности, рекомендуется устанавливать модель с более низким передаточным числом. Это добавит мощности на ось, несмотря на уменьшение скорости.

При замене узла на модель с большим или меньшим числом, стоит позаботиться о правильной работе спидометра. Так как очень часто он начинает показывать некорректные показатели. Нужно либо заменить тросик, при серьезном сбое, либо просто отрегулировать спидометр.

Что удивительно, при замене редуктора, снять старый и установить новый это самое простое, сложнее всего все правильно отрегулировать и настроить, чтобы общее передаточное число соответствовало необходимым параметрам. Если это не удастся, то даже самый качественный редуктор может быстро выйти из строя.

Передаточное отношение: общее определение

Передаточное отношение – это соотношение угловых скоростей или крутящих моментов валов (в зависимости от строения механизма).

Передачи применяются для того, чтобы передать вращающий момент от электродвигателя к исполнительному устройству. Почему это необходимо? Дело в том, что сам мотор обычно не может передать требуемый вращающий момент, кроме того, частота вращения вала электродвигателя оказывается слишком велика, поэтому её надо понизить. Для этого и сконструированы понижающие передачи, редукторы. Таким образом удаётся изменить сразу и частоту вращения вала, и крутящий момент.

Передачи с крутящим моментом

Механизм передачи крутящего момента — редуктор — имеет входной и выходной валы.

Существует два способа передачи вращающего момента: жёсткий (момент передается жесткими звеньями, например, шестернями) и фрикционный (момент передается силами трения, работающих на поверхностях вала, например, ременная передача). Также есть возможность совмещать эти способы передачи.

Характеристика зубчатой передачи редуктора

Зубчатая передача редуктора

– это механизм, состоящих из отдельных звеньев для передачи мощности через вращение зубчатых колёс. Такую зубчатую передачу используют в механических редукторах для преобразования движения.

Зубчатые редукторы очень часто задействуют в машиностроении. Именно их выбирают благодаря большому количеству преимуществ: высокому КПД, долгому сроку службы механизма, маленьким габаритам, постоянству передаточного отношения, простой и надёжной конструкции.

Также у этих редукторов есть и недостатки. К ним относят шум при больших скоростях и большие размеры редукторов, если передаточные отношения велики. Тем не менее, плюсов их использования гораздо больше, чем минусов, что и определяет итоговую востребованность.

Многоступенчатые редукторы

Как известно, современные электродвигатели выдают частоту ведущего вала примерно в районе полутора тысячи (1500) оборотов в минуту. А конечным потребителям в цепочке передачи движения обычно требуется куда меньшая частота. Стоит рассмотреть для лучшего понимания на конкретном примере. Возьмём, скажем, ленту транспортёра. Она движется медленно. Как же сделать так, чтобы надежно передать вращающий момент от электродвигателя к конечному устройству?

Здесь на помощь как раз и придут многоступенчатые редукторы. Наличие нескольких ступеней позволяет сделать компактное устройство, значительно снижающее частоту вращения вала.

Как правильно рассчитать передаточное число

Передаточное число многоступенчатого редуктора вычисляется как произведение передаточных чисел каждой ступени. Пример. В редукторе четыре зубчатые пары, передаточные отношения каждой из которых тоже равны 4. Общее передаточное число тогда будет равно 4х4х4х4 = 256.

В общем случае общее передаточное отношение редуктора равно отношению частоты вращения входного (ведущего) вала и частоты вращения ведомого (выходного) вала. Отсюда следует, что если выходной вал вращается медленнее входного, то передаточное отношение будет больше единицы. Такие передачи называют понижающими. Если же скорость выходного вала будет выше скорости входного вала, то передаточное число будет меньше единицы. В этом случае говорят о повышающей передаче или мультипликаторе.

При передаче движения всегда соответственно меняется и крутящий момент: если передача понижающая, то момент увеличивается, если повышающая, то уменьшается. Поэтому передаточное число можно представить как отношение крутящего момента на выходе к крутящему моменту на входе в редуктор.

Расчёт без учета сопротивления

Любой редуктор состоит из зубчатых пар. Чтобы рассчитать передаточное число каждой пары, надо разделить количество зубьев ведущего колеса на количество зубьев ведомого колеса.


Важно!
При этом надо смотреть, меняется ли направление вращения шестеренки. Если меняется, то передаточное отношение принимается со знаком минус, если не меняется, то плюс. Направление вращения не меняется, если у колеса нарезка зубьев сделана внутри колеса.

Если в передаче участвует так называемая паразитка, то она в расчете передаточного отношения не участвует, так как ее задача лишь менять направление движения.

Также при расчете передаточных отношений можно использовать наружный диаметр шестерни. Иногда это удобно, если посчитать число зубьев затруднительно. Важно: зубчатая передача жесткая, здесь нет проскальзывания, как в ременной передаче, поэтому передаточное число всегда можно рассчитать с абсолютной точностью.

Если в редукторе применен червячный редуктор, то его передаточное отношение определяется как отношение числа зубьев ведущего колеса к числу заходов (витков) червяка. Чаще всего у червяка один заход, поэтому ясно: передаточное отношение червячной пары огромно, а вращающий момент может повышаться в десятки раз.

КПД зубчатой передачи

Преимуществами данной передачи считаются:

  1. Большая и неограниченная мощность.
  2. Небольшая масса и габариты.
  3. Большой коэффициент полезного действия (приблизительно 0,95-0,99).
  4. Надёжны, но нуждаются в большой точности изготовления.

КПД определяется как отношение реально полученной энергии к потребленной. Чем выше КПД механизма, тем больше энергии преобразовывается на полезные цели, тем меньше потери, тем эффективнее механизм.

Учёные всего мира постоянно ведут борьбу именно за сокращение непроизводительных потерь. Чтобы обеспечить хорошую работу машины с большим КПД, можно использовать масла с различными свойствами при больших изменениях температуры среды. При экспериментах с различными видами масла совместно с допустимой нагрузочной способности зубчатых передач на рабочих поверхностях зубьев не обнаружили развитие процесса разрушения, что обеспечивает отличные технико-экономические показатели машины.


Важно!
КПД зубчатой передачи сильно зависит от точности изготовления зубчатых колес. В случае грубых нарушений геометрии в редукторе будут большие расходы энергии, он будет нагреваться, его КПД значительно упадёт. Поэтому редукторы следует приобретать только у проверенных производителей.

Постоянное и переменное передаточное отношение редуктора

Передаточное отношение может быть как постоянным, так и переменным. При переменном случае оно может меняться бесступенчато или ступенчато. В промышленности нашли применение обе эти схемы. Если передаточное число меняется плавно, то такое устройство называют вариатором. Эти устройства дороги и требуют точной сборки и квалифицированного обслуживания. Но всё это оправдывается конечным результатом – их полезность уже проверена временем.

Суть параметра

Определение передаточного числа редуктора

Суть передаточных чисел – в соотношении частоты (скорости) вращения входного вала и тихоходного (на выходе). Упрощая, можно сказать так: характеристика определяет количество полных оборотов, которые должен совершить входной вал, пока тихоходный совершает 1 оборот.

Эта характеристика указывается в обозначениях механизмов. Пример для модели на червячной передаче: Ч-100-50. Здесь интересующий нас показатель указан последним и означает, что пока выходной вал совершает 1 оборот, его быстроходный «коллега» успевает «накрутить» 50 кругов.

Перечень ссылок

  1. ГОСТ 16530-83. Передачи зубчатые: общие термины, определения, обозначения. – М.: ИПК, Издательство стандартов, 1983. – 50 с.
  2. Механический редуктор // Википедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Механический_редуктор.
  3. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей техникумов. – 4-е издание, переработанное и дополненное. – М.: Высшая школа, 1987. – 383 с., ил.

Устройство

Для того чтобы автомобиль поехал, необходимо передать вращение двигателя колесам. Но у мотора слишком высокие обороты, и чтобы правильно распределить крутящий момент, необходим механизм, изменяющий передаточное число. За счет коробки переключения передач и разного числа оборотов ДВС меняется скорость движения, а главная пара заднего моста принимает на себя вращение и через шестерни передает его на колеса.

Особенности редукторов заднего моста ВАЗ-классика
Редуктор заднего моста ВАЗ состоит из следующих деталей:

  • фланца, он фиксируется на ведущей шестерне (хвостовике) РЗМ, является промежуточным звеном между карданным валом и этой шестерней;
  • хвостовик главной пары, на одном конце которого есть шлицы для запрессовки фланца, на другом конце – коническая шестеренка с малым количеством зубьев;
  • ведомой шестерни (планетарки), она находится в зацеплении с ведущей шестеренкой, именно с ней в паре образует главную передачу;
  • межосевого дифференциала, позволяющего задним колесам крутиться с разной угловой скоростью.

Устройство дифференциала очень простое – механизм состоит из двух шестеренок полуоси, двух сателлитов и пальца сателлитов. От редуктора ЗМ движение передается на полуоси, на которых закрепляются колеса.

Где прописываются передаточные числа

Самый простой способ узнать передаточное число редуктора заднего моста автомобиля — посмотреть в документации. У многих иномарок это число зашифровано в Vin-номере. Для отечественных автомобилей существуют типовые редукторы для определённых моделей. При этом есть автомобили, на которые могут устанавливать целый ряд редукторов, имеющих разные передаточные числа.

Есть возможность узнать информацию конкретно и на детали. Для этого нет необходимости снимать редуктор. Если информация есть, то она располагается в удобном для осмотра месте.

Крутящий момент редуктора

Крутящий момент на выходном валу [M2] – вращающий момент на выходном валу. Учитывается номинальная мощность [Pn], коэффициент безопасности [S], расчетная продолжительность эксплуатации (10 тысяч часов), КПД редуктора.

Номинальный крутящий момент [Mn2] – максимальный крутящий момент, обеспечивающий безопасную передачу. Его значение рассчитывается с учетом коэффициента безопасности – 1 и продолжительность эксплуатации – 10 тысяч часов.

Максимальный вращающий момент {M2max] – предельный крутящий момент, выдерживаемый редуктором при постоянной или изменяющейся нагрузках, эксплуатации с частыми пусками/остановками. Данное значение можно трактовать как моментальную пиковую нагрузку в режиме работы оборудования.

Необходимый крутящий момент [Mr2] – крутящий момент, удовлетворяющим критериям заказчика. Его значение меньшее или равное номинальному крутящему моменту.

Расчетный крутящий момент [Mc2] – значение, необходимое для выбора редуктора. Расчетное значение вычисляется по следующей формуле:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

где
Mr2 – необходимый крутящий момент;
Sf – сервис-фактор (эксплуатационный коэффициент);
Mn2 – номинальный крутящий момент.

Специфика эксплуатации редуктора заднего моста

Зубчатые колеса во время эксплуатации автомобиля цепляются зубцами друг за друга, однако, даже соблюдая высокие метрологические стандарты производства и регулировки, невозможно избежать их износа. Зубчатые колеса производят из стали высокого качества с закалкой. Редукторный корпус наполняют специальным маслом. Так как масло, будучи жидким, периодически стремится утекать из щелей корпуса, для решения такой проблемы на участках выхода валов применяют специальные прокладки, которые носят названия сальников. К сожалению, ресурс работы сальников существенно ниже самих шестерен, поэтому при их износе редукторный корпус часто содержит масляные подтеки. При полном вытекании масла (такое происходит, если сальники своевременно не заменить), ресурс редуктора сокращается в разы. Помимо этого, сквозь изношенные сальники стремится попасть пыль и грязь. Для профилактики подобных явлений редукторный корпус рекомендуется время от времени проверять, используя смотровую яму.

Типы редукторов

Все виды устроены по схожему принципу, разница заключается только в типе зубчатой передачи. Чаще всего встречаются цилиндрические, конические, глобоидные, комбинированные, червячные и планетарные, но последнее время конструкторы прибегают к комбинированным конструкциям, что позволяет совместить преимущества нескольких типов.

Конструкция разных типов позволяют передавать усилие между узлами, которые располагаются в различных площадях, будут они перпендикулярные (конический редуктор), параллельные (цилиндрический) или пересекающиеся валы (червячные).

Диапазон передаточного числа может разнится от в несколько единиц до нескольких тысяч, что зависит от количества ступеней. Сейчас наиболее распространены механизмы, при изготовлении которых используются нескольких ступеней. Это позволяет комбинировать несколько типов передач и добиться максимально эффективной работы. Рассмотрим основные типы.

Цилиндрический редуктор

Довольно популярные при разработке и производстве машин различного назначения. Эффективно выполняют свои функции при работе с мощными установками, при этом показывают высокий КПД, превышающий 90 %. Чаще всего используется при работе параллельных и сносных валов. Может применяться с различным количеством ступеней, от которых зависит передаточное число, оно может колебаться от 1,5 до 400.

Цилиндрический редуктор

Червячный редуктор

Имеют довольно простую конструкцию, из-за чего обрели широкую популярность. Одним из плюсов также является низкая стоимость в сравнении с аналогами. Количество ступеней обычно ограничивается одной или двумя. При этом диапазон передаточного числа червячного редуктора может находиться в диапазоне от 5 до 10000, которую можно рассчитать по специальной формуле. Недостатком этого типа является низкий КПД и ограниченные мощности силовых установок, с которыми он работает. Состоит из зубчатого колеса и цилиндрического, реже глобоидного, червяка в виде винта.

Червячный редуктор

Планетарный редуктор

Особый тип, который выгодно отличается от аналогов, имея ряд преимуществ. Благодаря чему получил широкое распространение в тяжелом машиностроении. Конструкция этой модели позволяет добиться высокого передаточного числа при работе с мощнейшими силовыми установками. При этом его размеры могут быть значительно меньшими, чем габариты аналогов. Механизм назван планетарным, из-за специфического расположения конструкционных элементов, к которым относятся: сателлиты, водило, солнечная и кольцевая шестерни.

Передача усилия происходит через вал на солнечную шестерню, которая находится в зацепе со всеми сателлитами. В это время кольцевая шестерня находится в статичном положении. Модель отличается высоким КПД, и работой в диапазоне передаточного числа от 6 до 450.

Выбор типа узла всегда основывается на конструкционных требованиях к механизму, при этом выбором модели должен заниматься квалифицированный конструктор. Первое что нужно определить — какой тип передачи нужен, оптимальный размер механизма, рассчитать осевые нагрузи на валах и температурный режим работы.

Планетарный редуктор

От количества ступеней выбранного механизма напрямую зависит передаточное отношение. Одноступенчатые применяются для выполнения простых функций, обычно это червячный тип. Сейчас чаще можно встретить комбинированные типы передач, что позволяет значительно расширить функционал узла.

В качестве входных и выходных валов применяются стандартные прямые валы, изготовлены в форме тел вращения. От их качества напрямую зависит качество работы всего механизма, так как на них действуют множество внешних нагрузок различных типов.

Срок эксплуатации редко зависит от типа и производителя. В первую очередь на это влияет качественный подбор модели, монтаж и эксплуатационное обслуживание.

Очень важно своевременно менять сальники и масло. Постоянные профилактические работы обеспечат стабильную работу и обезопасят от внезапных поломок. Для контроля уровня масла имеется специальное смотровое окно, что позволяет вовремя пополнять необходимый объем.

В целом, самостоятельно рассчитать передаточное число, подобрать подходящую модель и провести замену (ремонт) редуктора не составит труда. Главное соблюдать рекомендации специалистов и технические инструкции, указанные производителем.

Максимальное значение

Выбор редуктора по передаточному числу

Частота вращения валов мотор-редуктора связана со скоростью вращения в электрическом двигателе. И по ней установлены те же ограничения, что действуют для двигателей. Скорость вращения двигателя (и соответственно, частота моторного редуктора) не может превышать 1,5 тыс. оборотов в минуту. Исключение – цилиндрические соосные редукторы, частота достигает 3 тыс. об/мин. (информация есть в описании электродвигателей).

Ставим редуктор с другим передаточным числом

Что будет, если заменяемый редуктор имеет отличные от установленного параметры? Для примера рассмотрим передаточные числа редукторов ВАЗ. Линейка агрегатов представлена четырьмя редукторами. Их числа укладываются в диапазон от 3,9 до 4,44.

Редуктор с числом 3,9 будет самым быстрым из семейства, а с числом 4,44 – самым тяговитым. Потому как в первом случае передаваемая входным валом мощность уменьшается только в 3,9 раза против 4,44. Получается, что если редуктор быстрее передает момент вращения, автомобиль становится более «шустрым». Если заменить редуктор на вариант с пониженным передаточным числом, машина медленнее разгоняется, но становится более проходимой и тяговитой.

передаточные числа редукторов ваз

При установке редуктора с отличным от заводского числом в обязательном порядке следует проверять показания спидометра. Чаще всего он начинает привирать. Проблема может решаться регулировкой, а иногда приходится менять тросик спидометра. Самое сложное при работах по замене редуктора – это не снятие и установка, как может показаться изначально, а регулировка и настройка. Без грамотной регулировки даже правильно подобранный редуктор можно привести в негодность за несколько тысяч пробега.

Передаточные числа редукторов ВАЗ

Рассмотрим более подробно устанавливаемые на отечественных автомобилях ВАЗ задние редукторы. Как уже говорилось ранее, всего существует четыре редуктора, которыми комплектовались заднеприводные версии АвтоВАЗа. Самый быстрый редуктор принадлежит шестой модели «Жигулей». Редуктор заднего моста ВАЗ-2106 имеет передаточное число 3,9. Эта цифра получается из соотношения зубьев входного вала и ведомой шестерни 43:11.

Следующий по скорости редуктор с числом 4,1 принадлежит ВАЗ-2103. Этот агрегат имеет средние, но и самые сбалансированные показатели, такие как разгон, максимальная скорость и мощность. Самые тяговитые редукторы имели первые модели ВАЗ. Так, ВАЗ-2101 обладал устройством передачи мощности по схеме 43 : 10 = 4,3, а ВАЗ-2102 – 40 : 9 = 4,44. Вторая модель из-за этого была самой удобной для езды с прицепом, хотя и имела самую маленькую максимальную скорость — 145 км/ч.

какое передаточное число редуктора

Какое передаточное число редуктора заднего моста ВАЗа можно считать оптимальным? Ответ на этот простой вопрос каждый автовладелец «Жигулей» решит сам. Для этого достаточно понять, для каких целей будет авто использоваться. Если это прежде всего «рабочая лошадка», лучшим вариантом будет самый мощный редуктор с числом 4,3. В идеале, конечно, поставить «двойкин» вариант, но главные пары с числом 4,44 перестали выпускать с прекращением выпуска ВАЗ-2102 уже давно. Для обыкновенной езды в городских условиях лучшим же будет редуктор от ВАЗ-2106 с числом 3,9.

Несколько слов о передаточном числе редукторов полноприводных ВАЗ-2121. Так как на таких автомобилях редуктора два, важно, чтобы число было одинаковым и соответствовало отношению 41 : 10 = 4,1.

Как сопоставить возраст кошки и человека

Хозяева кошек зачастую пытаются соотнести возраст своих любимцев с человеческим, применяя знаменитый способ – умножение возраста кошки на семь. Таким образом, годовалое звериное – это ребенок семи лет, двухлетняя кошка – четырнадцатилетний подросток, трехлетняя – двадцативосьмилетний молодой человек. На деле такое соотношение невозможно назвать правильным, чай, скажем, в семь лет человек еще не может иметь потомство, тогда как годовалая кошка абсолютно способна к размножению.Ученые-фелинологи предлагают другие методы подсчета, которые изменяются, в зависимости от возраста звериного. Так, одномесячный котенок по становлению равен полугодовалому ребенку, а двухмесячный – годовалому. В возрасте одного года физическое и умственное становление кошки такое же, как и у человек в 15 лет. Такое соотношение выглядит абсолютно умным: в течение первого года жизни кошка учится жить независимо: добывать пищу, ухаживать за собой, защищаться, ладить с окружающими. Примерно то же самое делает человек в период от рождения до 15 лет.Период с 2-х до восьми лет – возраст полного расцвета для кошки. Он соответствует 24-48 годам у человека. Это время наибольшей физической активности и повышенного интереса к окружающему миру. Позже достижения 8 лет кошка вступает в пору среднего возраста. Как и у людей, данный период у звериных может происходить по-различному: некоторые кошки здоровы и полны сил, а некоторые начинают испытывать действие приближающейся старости.

Взрывозащищенные исполнения мотор-редукторов

Мотор-редукторы данной группы классифицируются по типу взрывозащитного исполнения:

  • «Е» – агрегаты с повышенной степенью защиты. Могут эксплуатироваться в любом режиме работы, включая внештатные ситуации. Усиленная защита предотвращает вероятность воспламенений промышленных смесей и газов.
  • «D» – взрывонепроницаемая оболочка. Корпус агрегатов защищен от деформаций в случае взрыва самого мотор-редуктора. Это достигается за счет его конструктивных особенностей и повышенной герметичности. Оборудование с классом взрывозащиты «D» может применяться в режимах предельно высоких температур и с любыми группами взрывоопасных смесей.
  • «I» – искробезопасная цепь. Данный тип взрывозащиты обеспечивает поддержку взрывобезопасного тока в электрической сети с учетом конкретных условий промышленного применения.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...