Universitatea Tehnică de Stat din Moscova numită după. N. E. Bauman. Determinarea randamentului unei cutii de viteze cu roți dințate drepte Raportul și randamentul cutiei de viteze

Acest articol conține informații detaliate despre selectarea și calcularea unui motorreductor. Sperăm că informațiile furnizate vă vor fi de folos.

La alegerea unui anumit model de motorreductor, se iau în considerare următoarele caracteristici tehnice:

• tip cutie de viteze;
• putere;
• viteza de iesire;
• raport de transmisie;
• proiectarea arborilor de intrare și de ieșire;
• tipul de instalare;
• funcții suplimentare.

Tip cutie de viteze

Prezența unei diagrame de antrenare cinematică va simplifica alegerea tipului de cutie de viteze. Din punct de vedere structural, cutiile de viteze sunt împărțite în următoarele tipuri:

Vierme într-o singură etapă cu o dispunere a arborelui de intrare/ieșire încrucișat (unghi de 90 de grade).

Vierme în două etape cu dispunerea perpendiculară sau paralelă a axelor arborelui de intrare/ieşire. În consecință, axele pot fi amplasate în diferite planuri orizontale și verticale.

Cilindrică orizontală cu dispunerea paralelă a arborilor de intrare/ieșire. Axele sunt în același plan orizontal.

Coaxial cilindric la orice unghi. Axele arborelui sunt situate în același plan.

ÎN conic-cilindricÎn cutia de viteze, axele arborilor de intrare/ieșire se intersectează la un unghi de 90 de grade.

IMPORTANT!
Locația spațială a arborelui de ieșire este critică pentru o serie de aplicații industriale.

• Designul cutiilor de viteze melcate le permite să fie utilizate în orice poziție a arborelui de ieșire.
• Utilizarea modelelor cilindrice și conice este adesea posibilă în plan orizontal. Cu aceeași greutate și caracteristici dimensionale ca și cutiile de viteze melcate, funcționarea unităților cilindrice este mai fezabilă din punct de vedere economic datorită creșterii sarcinii transmise de 1,5-2 ori și eficienței ridicate.

Tabelul 1. Clasificarea cutiilor de viteze după numărul de trepte și tipul transmisiei

Raport de transmisie [I]

Raportul de transmisie se calculează folosind formula:

I = N1/N2

Unde
N1 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la intrare;
N2 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la ieșire.

Valoarea obținută în calcule este rotunjită la valoarea specificată în specificatii tehnice tip specific de cutie de viteze.

Tabelul 2. Gama de rapoarte de transmisie pentru tipuri diferite cutii de viteze

IMPORTANT!
Viteza de rotație a arborelui motorului electric și, în consecință, a arborelui de intrare al cutiei de viteze nu poate depăși 1500 rpm. Regula se aplică tuturor tipurilor de cutii de viteze, cu excepția cutiilor de viteze cilindrice coaxiale cu viteze de rotație de până la 3000 rpm. Acest parametru tehnic Producătorii indică în rezumat caracteristicile motoarelor electrice.

Cuplul cutiei de viteze

Cuplul de ieșire– cuplul pe arborele de ieșire. Sunt luate în considerare puterea nominală, factorul de siguranță [S], durata de viață estimată (10 mii de ore) și eficiența cutiei de viteze.

Cuplul nominal– cuplu maxim care asigură o transmisie sigură. Valoarea sa este calculată luând în considerare factorul de siguranță - 1 și durata de viață - 10 mii de ore.

Cuplul maxim– cuplul maxim pe care îl poate suporta cutia de viteze la sarcini constante sau variabile, funcționare cu porniri/opriri frecvente. Această valoare poate fi interpretată ca sarcină de vârf instantanee în modul de funcționare al echipamentului.

Cuplul necesar– cuplu, care satisface criteriile clientului. Valoarea sa este mai mică sau egală cu cuplul nominal.

Cuplul de proiectare– valoarea necesară pentru a selecta o cutie de viteze. Valoarea estimată se calculează folosind următoarea formulă:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

Unde
Mr2 – cuplul necesar;
Sf – factor de serviciu (factor operațional);
Mn2 – cuplul nominal.

Coeficient operațional (factor de serviciu)

Factorul de serviciu (Sf) este calculat experimental. Se ia în considerare tipul de sarcină, durata zilnică de funcționare și numărul de porniri/opriri pe oră de funcționare a motorreductorului. Coeficientul de funcționare poate fi determinat folosind datele din tabelul 3.

Tabelul 3. Parametrii pentru calcularea factorului de serviciu

Puterea de antrenare

Puterea de antrenare calculată corect ajută la depășirea rezistenței la frecare mecanică care apare în timpul mișcărilor liniare și de rotație.

Formula elementară pentru calcularea puterii [P] este calculul raportului dintre forță și viteză.

Pentru mișcările de rotație, puterea este calculată ca raportul dintre cuplu și rotații pe minut:

P = (MxN)/9550

Unde
M – cuplul;
N – numărul de rotații/min.

Puterea de ieșire se calculează folosind formula:

P2 = P x Sf

Unde
P – putere;
Sf – factor de serviciu (factor operațional).

IMPORTANT!
Valoarea puterii de intrare trebuie să fie întotdeauna mai mare decât valoarea puterii de ieșire, care este justificată de pierderile prin ochiuri:

P1 > P2

Calculele nu pot fi făcute folosind puterea de intrare aproximativă, deoarece eficiența poate varia semnificativ.

Factorul de eficiență (eficiență)

Să luăm în considerare calculul eficienței folosind exemplul unei cutii de viteze melcate. Acesta va fi egal cu raportul dintre puterea mecanică de ieșire și puterea de intrare:

ñ [%] = (P2/P1) x 100

Unde
P2 – puterea de ieșire;
P1 – puterea de intrare.

IMPORTANT!
În cutiile de viteze melcate P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Cu cât raportul de transmisie este mai mare, cu atât eficiența este mai mică.

Eficiența este afectată de durata de funcționare și de calitatea lubrifianților utilizați pentru întreținerea preventivă a motorreductorului.

Tabelul 4. Eficiența unei cutii de viteze melcate cu o singură treaptă

Tabelul 5. Eficiența angrenajului ondulat

Tabelul 6. Eficiența reductoarelor de viteză

Versiuni antiexplozive ale motoareductoarelor

Motoarele cu angrenaje din această grupă sunt clasificate în funcție de tipul de proiectare anti-explozie:

• „E” – unități cu grad crescut de protecție. Poate fi utilizat în orice mod de funcționare, inclusiv în situații de urgență. Protecția sporită previne posibilitatea aprinderii amestecurilor și gazelor industriale.
• „D” – carcasă antiexplozie. Carcasa unităților este protejată de deformare în cazul unei explozii a motorreductorului în sine. Acest lucru se realizează datorită caracteristicilor sale de design și etanșeitate crescută. Echipamentele cu clasa de protecție la explozie „D” pot fi utilizate la temperaturi extrem de ridicate și cu orice grup de amestecuri explozive.
• „I” – circuit intrinsec sigur. Acest tip de protectie la explozie asigura mentinerea curentului antiexploziv in reteaua electrica, tinand cont de conditiile specifice aplicarii industriale.

Indicatori de fiabilitate

Indicatorii de fiabilitate ai motoarelor angrenate sunt furnizați în tabelul 7. Toate valorile sunt date pentru funcționarea pe termen lung la o sarcină nominală constantă. Motoreductorul trebuie să asigure 90% din resursa indicată în tabel chiar și în modul de suprasarcină de scurtă durată. Acestea apar atunci când echipamentul este pornit și cuplul nominal este depășit de cel puțin două ori.

Tabel 7. Durata de viață a arborilor, rulmenților și cutiilor de viteze

Pentru intrebari referitoare la calculul si achizitionarea motoarelor de diferite tipuri, va rugam sa contactati specialistii nostri. Vă puteți familiariza cu catalogul de motoare melcate, cilindrice, planetare și ondulate oferit de compania Tekhprivod.

Romanov Serghei Anatolievici,
sef sectie mecanica
Compania Tekhprivod.

Alte materiale utile:

Lucrări de laborator

Studiul randamentului cutiei de viteze

1. Scopul lucrării

Determinarea analitică a coeficientului de performanță (eficiență) al unui reducător de viteze.

Determinarea experimentală a randamentului unui reducător de viteze.

Compararea si analiza rezultatelor obtinute.

2. Prevederi teoretice

Energia furnizată unui mecanism sub formă de muncăforțe motrice și momente pe ciclu de stare staționară, este cheltuită pentru a efectua lucrări utileacestea. muncă de forțe și momente de rezistență utilă, precum și pentru a efectua lucrăriasociat cu depășirea forțelor de frecare în perechi cinematice și a forțelor de rezistență a mediului:. Înțelesuri și sunt substituite în această și ecuațiile ulterioare în valoare absolută. Eficiența mecanică este raportul

Astfel, eficiența arată ce proporție din energia mecanică furnizată mașinii este cheltuită în mod util pentru realizarea lucrării pentru care a fost creată mașina, adică. este o caracteristică importantă a mecanismului mașinii. Deoarece pierderile prin frecare sunt inevitabile, așa este întotdeauna. În ecuația (1) în loc de lucrăriȘi efectuate pe ciclu, puteți înlocui valorile medii ale puterilor corespunzătoare pe ciclu:

O cutie de viteze este un mecanism angrenat (inclusiv melcat) conceput pentru a reduce viteza unghiulară a arborelui de ieșire în raport cu intrarea.

Raportul vitezei unghiulare de intrare la viteza unghiulară la ieșire numit raportul de transmisie :

Pentru cutia de viteze, ecuația (2) ia forma

Aici T 2 Și T 1 – valori medii ale cuplului pe arborii de ieșire (momentul forțelor de rezistență) și de intrare (momentul forțelor de antrenare) ai cutiei de viteze.

Determinarea experimentală a eficienței se bazează pe măsurarea valorilor T 2 Și T 1 și calculând η folosind formula (4).

Când se studiază eficiența unei cutii de viteze în funcție de factori, de ex. parametrii sistemului care influențează măsurarea valoare și poate fi modificată în mod intenționat în timpul experimentului, sunt momentul de rezistență T 2 pe arborele de ieșire și viteza de rotație a arborelui de intrare al cutiei de vitezen 1 .

Principala modalitate de creștere a eficienței cutiilor de viteze este reducerea pierderilor de putere, cum ar fi: utilizarea unor sisteme de lubrifiere mai moderne care elimină pierderile datorate amestecării și stropirii uleiului; montaj rulmenti hidrodinamici; proiectarea cutiilor de viteze cu cei mai optimi parametri de transmisie.

Eficiența întregii instalații este determinată din expresie

Unde – randamentul reductorului de viteze;

– randamentul suporturilor motoarelor electrice,;

– randamentul de cuplare, ;

– eficiența suporturilor de frână,.

Eficiența generală a unui reducător de viteze în mai multe etape este determinată de formula:

Unde – Eficiență angrenajului cu calitate medie de fabricație și lubrifiere periodică,;

– Eficiența unei perechi de rulmenți depinde de proiectarea acestora, calitatea asamblarii, metoda de încărcare și se ia aproximativ(pentru o pereche de rulmenți) și(pentru o pereche de rulmenti lisi);

– Eficiența ținând cont de pierderile datorate stropirii și amestecării uleiului este aproximativ acceptată= 0,96;

k– numărul de perechi de rulmenți;

n– numărul de perechi de viteze.

3. Descrierea obiectului de cercetare, instrumentelor și instrumentelor

Această lucrare de laborator este efectuată pe o instalație DP-3A, ceea ce face posibilă determinarea experimentală a eficienței unui reducător de viteze. Instalația DP-3A (Figura 1) este montată pe o bază de metal turnat 2 și constă dintr-un ansamblu motor electric 3 (o sursă de energie mecanică) cu un turometru 5, un dispozitiv de sarcină 11 (consumator de energie), o cutie de viteze testată. 8 și cuplaje elastice 9.

Fig.1. Schema schematică a instalației DP-3A

Dispozitivul de încărcare 11 este o frână magnetică cu pulbere care simulează sarcina de lucru a cutiei de viteze. Statorul dispozitivului de sarcină este un electromagnet, în spațiul magnetic al căruia este plasat un cilindru gol cu ​​rolă (rotorul dispozitivului de sarcină). Cavitatea internă a dispozitivului de încărcare este umplută cu o masă constând dintr-un amestec de pulbere de carbonil și ulei mineral.

Două regulatoare: potențiometrele 15 și 18 vă permit să reglați viteza arborelui motorului electric și, respectiv, cantitatea de cuplu de frânare a dispozitivului de sarcină. Viteza de rotație este controlată cu ajutorul unui turometru5.

Mărimea cuplului pe arborii motorului electric și ai frânei este determinată cu ajutorul dispozitivelor care includ un arc plat6 și comparatoare cu cadran7,12. Suporturile 1 și 10 pe rulmenți oferă capacitatea de a roti statorul și rotorul (atât motorul, cât și frâna) față de bază.

Astfel, atunci când este furnizat curent electric (porniți comutatorul 14, lampa de semnalizare 16 se aprinde) în înfășurarea statorului a motorului electric, rotorul primește un cuplu, iar statorul primește un cuplu reactiv egal cu cuplul și direcționat. în sens invers. În acest caz, statorul sub acțiunea cuplului reactiv deviază (motor echilibrat) de la poziția inițialăîn funcţie de mărimea cuplului de frânare pe arborele antrenat al cutiei de vitezeT 2 . Aceste mișcări unghiulare ale carcasei statorului motorului electric sunt măsurate prin numărul de diviziuni P 1 , spre care se abate săgeata indicator7.

În consecință, atunci când curent electric este furnizat (porniți comutatorul basculant 17) înfășurării electromagnetului, amestecul magnetic rezistă la rotația rotorului, adică. creează un cuplu de frânare pe arborele de ieșire al cutiei de viteze, înregistrat de un dispozitiv similar (indicatorul 12), care arată cantitatea de deformare (numărul de divizii P 2) .

Arcurile instrumentelor de măsură sunt pre-tarate. Deformațiile lor sunt proporționale cu mărimea cuplurilor pe arborele motorului electric T 1 și arborele de ieșire al cutiei de vitezeT 2 , adică mărimile momentului forțelor motrice și ale momentului forțelor de rezistență (frânare).

Cutia de viteze8 este formată din șase perechi identice de angrenaje montate pe rulmenți cu bile din carcasă.

Schema cinematică a instalației DP 3A este prezentată în Figura 2, A Principalii parametri de instalare sunt prezentați în tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristicile tehnice ale instalației

Orez. 2. Schema cinematică a instalației DP-3A

1 - motor electric; 2 – cuplaj; 3 – cutie de viteze; 4 – frana.

4. Metodologia cercetării și prelucrarea rezultatelor

4.1 Valoarea experimentală a randamentului cutiei de viteze este determinată de formula:

Unde T 2 – momentul forțelor de rezistență (cuplul pe arborele de frână), Nmm;

T 1 – momentul forțelor de antrenare (cuplul pe arborele motorului electric), Nmm;

u– raportul de transmisie al reductorului;

– randamentul cuplajului elastic;= 0,99;

– randamentul rulmentilor pe care sunt montate electromotorul si frana;= 0,99.

4.2. Testele experimentale presupun măsurarea cuplului pe arborele motorului la o viteză de rotație dată. În acest caz, anumite cupluri de frânare sunt create succesiv pe arborele de ieșire al cutiei de viteze în funcție de citirile indicatoare corespunzătoare12.

La pornirea motorului electric cu comutatorul basculant 14 (Figura 1), statorul motorului sprijiniți-vă cu mâna pentru a preveni lovirea arcului.

Porniți frâna cu comutatorul basculant 17, după care săgețile indicatoare sunt setate la zero.

Folosind potențiometrul 15, setați numărul necesar de rotații ale arborelui motor pe turometru, de exemplu, 200 (Tabelul 2).

Potențiometrul 18 creează cupluri de frânare pe arborele de ieșire al cutiei de viteze T 2 corespunzătoare citirilor indicatorului 12.

Înregistrați citirile indicatorului7 pentru a determina cuplul pe arborele motorului T 1 .

După fiecare serie de măsurători la o viteză, potențiometrele 15 și 18 sunt mutate în poziția lor extremă în sens invers acelor de ceasornic.

4.3. Schimbând sarcina asupra frânei cu potențiometrul 18 și asupra motorului cu potențiometrul 15 (vezi Figura 1), cu o turație constantă a motorului, înregistrați cinci citiri ale indicatoarelor 7 și 12 ( P 1 și P 2) în tabelul 3.

Tabelul 3. Rezultatele testelor

1. Scopul lucrării

Studiul eficienței cutiei de viteze în diferite condiții de încărcare.

2. Descrierea instalării

Pentru a studia funcționarea cutiei de viteze, se folosește un dispozitiv DP3M. Se compune din următoarele componente principale (Fig. 1): cutie de viteze în încercare 5, motor electric 3 cu tahometru electronic 1, dispozitiv de sarcină 6, dispozitiv de măsurare a cuplului 8, 9. Toate componentele sunt montate pe o singură bază 7.

Carcasa motorului electric este articulată în două suporturi 2 astfel încât axa de rotație a arborelui motorului electric coincide cu axa de rotație a carcasei. Carcasa motorului este asigurată împotriva rotației circulare printr-un arc plat 4.

Cutia de viteze este formată din șase roți dințate drepte identice cu un raport de transmisie de 1,71 (Fig. 2). Blocul de viteze 19 este montat pe o axă fixă ​​20 pe un suport de rulment cu bile. Designul blocurilor 16, 17, 18 este similar cu blocul 19. Cuplul este transmis de la roata 22 la arborele 21 printr-o cheie.

Dispozitivul de sarcină este o frână magnetică cu pulbere, al cărei principiu de funcționare se bazează pe proprietatea unui mediu magnetizat de a rezista mișcării corpurilor feromagnetice în el. Un amestec lichid de ulei mineral și pulbere de oțel este utilizat ca mediu magnetizabil.

Dispozitivele de măsurare a cuplului și a cuplului de frânare constau din arcuri plate care creează cupluri reactive pentru motorul electric și, respectiv, dispozitivul de sarcină. Tensometrele conectate la amplificator sunt lipite de arcurile plate.

Pe partea frontală a bazei dispozitivului există un panou de control: butonul de pornire pentru dispozitivul „Rețea” 11; butonul de alimentare pentru circuitul de excitare al dispozitivului de sarcină „Încărcare” 13; butonul comutator motor electric „Motor” 10; butonul de control al vitezei motorului electric „Controlul vitezei” 12; buton pentru reglarea curentului de excitație al dispozitivului de sarcină 14; trei ampermetre 8, 9, 15 pentru măsurarea frecvenței n, momentului M1, respectiv momentului M2.

Orez. 1. Schema de instalare

Orez. 2. Cutie de viteze testată

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului DP3M:

3. Dependențe de calcul

Determinarea eficienței cutiei de viteze se bazează pe măsurarea simultană a cuplurilor pe arborii de intrare și de ieșire a cutiei de viteze la o viteză constantă. În acest caz, eficiența cutiei de viteze este calculată folosind formula:

= , (1)

unde M 2 este momentul creat de dispozitivul de sarcină, N×m; M 1 – cuplul dezvoltat de motorul electric, N×m; u – raportul de transmisie al cutiei de viteze.

4. Comanda de lucru

În prima etapă, la o viteză constantă dată de rotație a motorului electric, se studiază randamentul cutiei de viteze în funcție de cuplul creat de dispozitivul de sarcină.

În primul rând, motorul electric este pornit și butonul de control al vitezei este folosit pentru a seta viteza de rotație dorită. Butonul de reglare a curentului de excitație al dispozitivului de sarcină este setat în poziția zero. Circuitul de putere de excitație este pornit. Prin rotirea lină a butonului de reglare a excitației, se setează prima dintre valorile specificate ale cuplului de sarcină pe arborele cutiei de viteze. Butonul de control al vitezei menține viteza de rotație specificată. Microampermetrele 8, 9 (Fig. 1) înregistrează momentele pe arborele motorului și pe dispozitivul de sarcină. Prin ajustarea suplimentară a curentului de excitație, cuplul de sarcină este crescut la următoarea valoare specificată. Menținând constantă viteza de rotație, determinați următoarele valori ale M 1 și M 2.

Rezultatele experimentului sunt introduse în Tabelul 1 și este reprezentat grafic un grafic al dependenței = f(M 2) la n = const (Fig. 4).

La a doua etapă, pentru un cuplu de sarcină constant dat M 2, se studiază randamentul cutiei de viteze în funcție de viteza de rotație a motorului electric.

Circuitul de putere de excitație este pornit și butonul de reglare a curentului de excitație este utilizat pentru a seta valoarea specificată a cuplului pe arborele de ieșire al cutiei de viteze. Butonul de control al vitezei setează o gamă de viteze de rotație (de la minim la maxim). Pentru fiecare mod de viteză, se menține un cuplu de sarcină constant M2, iar cuplul pe arborele motorului M1 este înregistrat cu ajutorul microampermetrului 8 (Fig. 1).

Rezultatele experimentului sunt introduse în Tabelul 2 și este reprezentat grafic un grafic al dependenței = f(n) la M2 = const (Fig. 4).

5. Concluzie

Se explică în ce constau pierderile de putere într-o transmisie cu angrenaje și cum este determinată eficiența unei cutii de viteze în mai multe trepte.

Sunt enumerate condițiile care permit creșterea eficienței cutiei de viteze. O justificare teoretică pentru graficele obţinute este dată = f(M 2); = f(n).

6. Întocmirea raportului

– Pregătiți o pagină de titlu (vezi exemplul de la pagina 4).

– Desenați o diagramă cinematică a cutiei de viteze.

Pregătiți și completați tabelul. 1.

tabelul 1

din momentul creat de dispozitivul de încărcare

– Construiți un grafic de dependență

Orez. 4. Graficul dependenței = f(M 2) la n = const

Pregătiți și completați tabelul. 2.

masa 2

Rezultatele unui studiu al randamentului cutiei de viteze in functie de

de la viteza de rotație a motorului electric

– Construiți un grafic de dependență.

Orez. 5. Graficul dependenței = f(n) la M 2 = const

Dați o concluzie (vezi paragraful 5).

Întrebări de control

1. Descrieți designul dispozitivului DPZM, din ce componente principale constă?

2. Ce pierderi de putere apar într-o transmisie cu angrenaje și care este eficiența acesteia?

3. Cum se schimbă caracteristicile angrenajului, cum ar fi puterea, cuplul și viteza de rotație de la transmisie la arborele antrenat?

4. Cum se determină raportul de viteză și eficiența unei cutii de viteze cu mai multe trepte?

5. Enumerați condițiile care fac posibilă creșterea eficienței cutiei de viteze.

6. Ordinea de lucru la studierea randamentului cutiei de viteze in functie de cuplul furnizat de dispozitivul de sarcina.

7. Ordinea de lucru la studierea randamentului cutiei de viteze in functie de turatia motorului.

8. Dați o explicație teoretică a graficelor rezultate = f(M 2); = f(n).

Bibliografie

1. Reshetov, D. N. Piese de mașini: - un manual pentru studenții de inginerie mecanică și specialități mecanice ai universităților / D. N. Reshetov. – M.: Mashinostroenie, 1989. – 496 p.

2. Ivanov, M. N. Piese de mașini: - un manual pentru studenții instituțiilor de învățământ tehnic superior / M. N. Ivanov. – Ed. a 5-a, revizuită. – M.: Şcoala superioară, 1991. – 383 p.

LUCRARE DE LABORATOR Nr 8

Prezența unei diagrame de antrenare cinematică va simplifica alegerea tipului de cutie de viteze. Din punct de vedere structural, cutiile de viteze sunt împărțite în următoarele tipuri:

Raport de transmisie [I]

Raportul de transmisie se calculează folosind formula:

I = N1/N2

Unde
N1 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la intrare;
N2 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la ieșire.

Valoarea obținută în timpul calculelor este rotunjită la valoarea specificată în caracteristicile tehnice ale unui anumit tip de cutie de viteze.

Tabelul 2. Gama de rapoarte de transmisie pentru diferite tipuri de cutii de viteze

IMPORTANT!
Viteza de rotație a arborelui motorului electric și, în consecință, a arborelui de intrare al cutiei de viteze nu poate depăși 1500 rpm. Regula se aplică tuturor tipurilor de cutii de viteze, cu excepția cutiilor de viteze cilindrice coaxiale cu viteze de rotație de până la 3000 rpm. Producătorii indică acest parametru tehnic în rezumatul caracteristicilor motoarelor electrice.

Cuplul cutiei de viteze

Cuplul de ieșire– cuplul pe arborele de ieșire. Sunt luate în considerare puterea nominală, factorul de siguranță [S], durata de viață estimată (10 mii de ore) și eficiența cutiei de viteze.

Cuplul nominal– cuplu maxim care asigură o transmisie sigură. Valoarea sa este calculată luând în considerare factorul de siguranță - 1 și durata de viață - 10 mii de ore.

Cuplul maxim (M2max]– cuplul maxim pe care îl poate suporta cutia de viteze la sarcini constante sau variabile, funcționare cu porniri/opriri frecvente. Această valoare poate fi interpretată ca sarcină de vârf instantanee în modul de funcționare al echipamentului.

Cuplul necesar– cuplu, care satisface criteriile clientului. Valoarea sa este mai mică sau egală cu cuplul nominal.

Cuplul de proiectare– valoarea necesară pentru a selecta o cutie de viteze. Valoarea estimată se calculează folosind următoarea formulă:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

Unde
Mr2 – cuplul necesar;
Sf – factor de serviciu (factor operațional);
Mn2 – cuplul nominal.

Coeficient operațional (factor de serviciu)

Factorul de serviciu (Sf) este calculat experimental. Se ia în considerare tipul de sarcină, durata zilnică de funcționare și numărul de porniri/opriri pe oră de funcționare a motorreductorului. Coeficientul de funcționare poate fi determinat folosind datele din tabelul 3.

Tabelul 3. Parametrii pentru calcularea factorului de serviciu

Puterea de antrenare

Puterea de antrenare calculată corect ajută la depășirea rezistenței la frecare mecanică care apare în timpul mișcărilor liniare și de rotație.

Formula elementară pentru calcularea puterii [P] este calculul raportului dintre forță și viteză.

Pentru mișcările de rotație, puterea este calculată ca raportul dintre cuplu și rotații pe minut:

P = (MxN)/9550

Unde
M – cuplul;
N – numărul de rotații/min.

Puterea de ieșire se calculează folosind formula:

P2 = P x Sf

Unde
P – putere;
Sf – factor de serviciu (factor operațional).

IMPORTANT!
Valoarea puterii de intrare trebuie să fie întotdeauna mai mare decât valoarea puterii de ieșire, care este justificată de pierderile de angrenare:

P1 > P2

Calculele nu pot fi făcute folosind puterea de intrare aproximativă, deoarece eficiența poate varia semnificativ.

Factorul de eficiență (eficiență)

Să luăm în considerare calculul eficienței folosind exemplul unei cutii de viteze melcate. Acesta va fi egal cu raportul dintre puterea mecanică de ieșire și puterea de intrare:

ñ [%] = (P2/P1) x 100

Unde
P2 – puterea de ieșire;
P1 – puterea de intrare.

IMPORTANT!
În cutiile de viteze melcate P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Cu cât raportul de transmisie este mai mare, cu atât eficiența este mai mică.

Eficiența este afectată de durata de funcționare și de calitatea lubrifianților utilizați pentru întreținerea preventivă a motorreductorului.

Tabelul 4. Eficiența unei cutii de viteze melcate cu o singură treaptă

Tabelul 5. Eficiența angrenajului ondulat

Tabelul 6. Eficiența reductoarelor de viteză

Versiuni antiexplozive ale motoareductoarelor

Motoarele cu angrenaje din această grupă sunt clasificate în funcție de tipul de proiectare anti-explozie:

• „E” – unități cu grad crescut de protecție. Poate fi utilizat în orice mod de funcționare, inclusiv în situații de urgență. Protecția sporită previne posibilitatea aprinderii amestecurilor și gazelor industriale.
• „D” – carcasă antiexplozie. Carcasa unităților este protejată de deformare în cazul unei explozii a motorreductorului în sine. Acest lucru se realizează datorită caracteristicilor sale de design și etanșeitate crescută. Echipamentele cu clasa de protecție la explozie „D” pot fi utilizate la temperaturi extrem de ridicate și cu orice grup de amestecuri explozive.
• „I” – circuit intrinsec sigur. Acest tip de protectie la explozie asigura mentinerea curentului antiexploziv in reteaua electrica, tinand cont de conditiile specifice aplicarii industriale.

Indicatori de fiabilitate

Indicatorii de fiabilitate ai motoarelor angrenate sunt furnizați în tabelul 7. Toate valorile sunt date pentru funcționarea pe termen lung la o sarcină nominală constantă. Motoreductorul trebuie să asigure 90% din resursa indicată în tabel chiar și în modul de suprasarcină de scurtă durată. Acestea apar atunci când echipamentul este pornit și cuplul nominal este depășit de cel puțin două ori.

Tabel 7. Durata de viață a arborilor, rulmenților și cutiilor de viteze

Pentru intrebari referitoare la calculul si achizitionarea motoarelor de diferite tipuri, va rugam sa contactati specialistii nostri. Vă puteți familiariza cu catalogul de motoare melcate, cilindrice, planetare și ondulate oferit de compania Tekhprivod.

Romanov Serghei Anatolievici,
sef sectie mecanica
Compania Tekhprivod.

Alte materiale utile:

Veselova E. V., Narykova N. I.

Cercetarea cutiilor de viteze pentru instrumente

Orientări pentru lucrările de laborator nr. 4, 5, 6 pentru cursul „Fundamentele proiectării instrumentelor”

Original: 1999

Digitalizat: 2005

Aspectul digital bazat pe original a fost întocmit de: Alexander A. Efremov, gr. IU1-51

Scopul muncii

Familiarizarea cu proiectarea instalațiilor pentru determinarea eficienței cutiilor de viteze.

Determinarea experimentală și analitică a randamentului unui anumit tip de cutie de viteze în funcție de sarcina pe arborele de ieșire.

Dispozitivele numite unități sunt utilizate pe scară largă în diferite tipuri de dispozitive. Acestea constau dintr-o sursă de energie (motor), cutie de viteze și echipamente de control.

O cutie de viteze este un mecanism constând dintr-un sistem de angrenaje, angrenaje melcate sau planetare care reduc viteza de rotație a bielei antrenate în comparație cu viteza de rotație a bielei de antrenare.

Un dispozitiv similar care servește la creșterea vitezei de rotație a verigii antrenate în comparație cu viteza de rotație a verigii antrenate se numește multiplicator.

In aceste lucrari de laborator sunt studiate urmatoarele tipuri de cutii de viteze: cutie de viteze elicoidala in mai multe trepte, cutie de viteze planetara si cutie de viteze cu melc cu o singura treapta.

Conceptul de eficienta

Când mecanismul este în mișcare constantă, puterea forțelor motrice este cheltuită în întregime pentru depășirea rezistențelor utile și dăunătoare:

Aici P g- puterea forţelor motrice; P c- puterea consumată pentru a depăși rezistența la frecare; P n- puterea cheltuită pentru a depăși rezistențele utile.

Eficiența este raportul dintre puterea forțelor de rezistență utile și puterea forțelor motrice:

(2)

Indexul 1-2 indică faptul că mișcarea este transmisă de la legătura 1, la care se aplică forța de antrenare, la legătura 2, la care se aplică forța de rezistență utilă.

Magnitudinea
numit factor de pierdere de transmisie. Evident:

(3)

În cazul angrenajelor ușor încărcate (sunt tipice în fabricarea instrumentelor), eficiența depinde în mod semnificativ de propriile pierderi prin frecare și de gradul de încărcare a forței a mecanismului. În acest caz, formula (3) ia forma:

(4)

Unde c- coeficient care ține cont de influența pierderilor proprii asupra frecării și sarcinii F,

Componente AȘi b depinde de tipul de transmisie.

La
coeficient
reflectă influența pierderilor proprii asupra frecării în angrenajele ușor încărcate. Odata cu cresterea F coeficient c(F) scade, apropiindu-se de valoare
la o valoare mare F.

Pentru conexiune serială m mecanisme cu eficienţă Eficiența întregii conexiuni a mecanismelor:

(5)

Unde P g- alimentarea cu energie la primul mecanism; P n- puterea eliminată de la ultimul mecanism.

O cutie de viteze poate fi considerată ca un dispozitiv cu o conexiune în serie de angrenaje și suporturi. Atunci randamentul este determinat de expresia:

(6)

Unde - eficienta i- o perechi de logodnă;
- eficienta unei perechi de suporturi; - numărul de perechi de suporturi.

Eficiența suporturilor

Eficiența suportului este determinată de formulă

(7)

întrucât raportul puterilor la ieșirea și intrarea suportului este egal cu raportul momentelor corespunzătoare datorită constanței vitezei de rotație. Aici M- cuplul pe arbore; M tr- momentul de frecare în suport.

Momentul de frecare într-un rulment poate fi determinat prin formula:

(8)

Unde M 1 - momentul de frecare, in functie de sarcina pe suport; M 0 - cuplul de frecare, în funcție de designul rulmentului, viteza de rotație și vâscozitatea lubrifiantului.

În cutiile de viteze cu instrumente componenta M 1 este mult mai mic decât componenta M 0 . Astfel, putem presupune că momentul de frecare al suporturilor este practic independent de sarcină. În consecință, eficiența suportului nu depinde de sarcină. Când se calculează eficiența unei cutii de viteze, eficiența unei perechi de rulmenți poate fi considerată 0,99.