Při navrhování mechanických systémů je pochopení redukce převodů zásadní pro optimalizaci výkonu. Redukce převodů zahrnuje použití převodů ke snížení rychlosti motoru při současném zvýšení jeho točivého momentu. Tento článek vás provede procesem výpočtu převodových poměrů a toho, jak ovlivňují výkon motoru.
Výpočet redukce převodového stupně motoru
Nejprve musíme nejprve vypočítat poměr rychlosti reduktoru, a proto musíme nejprve porozumět aspektům souvisejícím s reduktorem. Prvním aspektem je rychlost motoru reduktoru, tj. Jmenovitá rychlost, reduktor s různými čísly pólů. Otáčky motoru se liší. Obvyklá regulace je taková:
- Otáčky motoru 4 s pólem jsou výstupem 1450 ot/min.
- Otáčky motoru s pólem 2 jsou výstupem 2850 za minutu.
- Otáčky motoru s pólem 6 jsou otáčky 950 za minutu.
- Výkon za minutu, rychlost 8-pólového motoru je 750 ot/min.
Ve druhém aspektu musí mít každé zařízení, které používá redukční převody a motory, požadavek na přenosovou rychlost poté, co je zařízení v provozu. Proto se vypočítá rychlostní poměr reduktoru. Je nutné zajistit požadavky na přenosovou rychlost navrženého zařízení. Například, pokud požadujete, aby vaše zařízení vydalo výstupní rychlost 10 otáček za minutu, pak můžete použít známé podmínky: rychlost motoru s převodovkou a konečnou výstupní rychlost pro výpočet poměru otáček reduktoru.
Pochopení převodovky
Převodovka je proces, při kterém se převody používají k převodu vysokorychlostního vstupu motoru s nízkým točivým momentem na výstup s nízkými otáčkami a vysokým točivým momentem. To je nezbytné v aplikacích, kde je vyžadován vysoký točivý moment, ale prostorová nebo hmotnostní omezení omezují použití větších motorů.
Můžeme použít vzorec pro výpočet:
Poměr redukce rychlosti se rovná rychlosti motoru s převodovkou děleno konečnou výstupní rychlostí.
Pokud se jako příklad použije motor s převodem na pól 4 (1450 ot/min) a konečná výstupní rychlost zařízení je 10 ot/min, pak:
1450 / 10 = 145
Tedy 145 je požadovaný převodový poměr.
Předpokladem pro výpočet poměru otáček reduktoru je však znát otáčky motoru a konečnou výstupní rychlost navrhovaného zařízení. Pokud si nejste jisti, jaká je výstupní rychlost vašeho návrhu, je obtížné vypočítat poměr rychlosti reduktoru.
Převodový poměr
Převodový poměr je definován jako poměr počtu zubů hnaného kola (výstupního kola) k počtu zubů hnacího kola (vstupního kola). Může být také vyjádřen jako:
Převodový poměr = počet zubů na výstupním ozubeném kole / počet zubů na vstupním ozubeném kole
Vyšší převodový poměr znamená větší redukci a větší točivý moment na úkor rychlosti.
Při výpočtu převodového poměru je důležité znát:
- Jmenovité otáčky motoru s převodovkou (N)
- Konečnou výstupní rychlost reduktoru (N1)
- Rychlostní poměr reduktoru (I)
Pokud již znáte rychlost reduktoru, je požadována také konečná výstupní rychlost a výše uvedený vzorec může být použit flexibilně.
Kroky pro výpočet snížení převodového stupně motoru
Krok 1: Určete specifikace motoru
Začněte shromažďováním specifikací motoru, včetně:
- RPM (otáčky za minutu): Rychlost, při které motor běží.
- Točivý moment: Rotační síla, kterou může motor vyvinout, často měřená v newtonmetrech (Nm) nebo stopových librách (ft-lbs).
Při volbě elektromechanických modelů s redukcí převodových stupňů si musíme být jisti rychlostí stroje. Na základě rychlosti tohoto aspektu si můžete být jisti redukčním poměrem v celém procesu využití, který je pro naše použití nejzákladnější.
Krok 2: Vyberte velikosti ozubených kol
Zvolte velikosti vstupních a výstupních ozubených kol. Ujistěte se, že znáte počet zubů na každém ozubeném kole:
- Vstupní ozubené kolo (převodovka): Převodovka připojená k motoru.
- Výstupní ozubené kolo (hnané ozubené kolo): Převodovka připojená k zátěži.
Krok 3: Vypočítejte převodový poměr
Pomocí počtu zubů na ozubených kolech vypočítejte převodový poměr:
Převodový poměr = počet zubů na výstupním ozubeném kole / počet zubů na vstupním ozubeném kole
Pokud má například výstupní kolo 40 zubů a vstupní kolo 10 zubů:
Převodový poměr = 40 / 10 = 4
Krok 4: Vypočítejte výstupní otáčky
Chcete-li zjistit výstupní otáčky po snížení převodového stupně, použijte vzorec:
Výstupní RPM = Vstupní RPM / Převodový poměr
Pokud motor běží při 1800 ot./min., výstupní otáčky s převodovým poměrem 4 by byly:
Výstupní otáčky = 1800 / 4 = 450
Krok 5: Výpočet výstupního točivého momentu
Výstupní točivý moment lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
Výstupní točivý moment = vstupní točivý moment × převodový poměr
Pokud je točivý moment motoru 10 Nm:
Výstupní točivý moment = 10 × 4 = 40 Nm
Aplikace redukce převodů
Redukce převodů je široce používána v různých aplikacích, včetně:
- Robotika: Pro dosažení přesných pohybů s vysokým točivým momentem.
- Automobilový průmysl: V převodovkách pro optimalizaci výkonu motoru.
- Průmyslové stroje: K ovládání rychlosti a výkonu těžkého zařízení.
Různé faktory jsou pro nás všechny velmi důležitou součástí. Když opravdu dokážete udělat nějaké relevantní porozumění a poté učinit určitá rozhodnutí, bude to pro celý proces bezpečnější, takže v tomto ohledu musíte učinit správné rozhodnutí.
Typy převodovek
Podle uspořádání převodů můžeme rozdělit na dva typy:
- Paralelní nápravová převodovka
- Přímá nápravová převodovka
Tyto dva typy ozubených kol nabízejí různé cenové body, velikostní limity, výkon, účinnost a redukční poměry.
Paralelní převodovka v řadě
V paralelní řadové převodovce jsou vstupní a výstupní hřídele posunuty o určité množství, ale mezi nimi není žádný úhel. Hlavní typy ozubených kol používaných v paralelních převodovkách jsou čelní, spirálové nebo dvojité spirálové převody.
- Čelní ozubená kola: Mají relativně vysokou hlučnost a jsou obecně vhodná pro aplikace s nízkým točivým momentem a nízkými otáčkami díky své malé ploše povrchu zubu a velkému namáhání.
- Spirálové převody: Mají lepší charakteristiky zapojení zubů a mohou přenášet více energie při podobné úrovni účinnosti a zároveň vydávat mnohem méně hluku. Nicméně směr šroubovitého zubu vytváří podél hřídele velký tah, což někdy vyžaduje speciální ložiska.
- Dvojitá spirálová ozubená kola: Jsou podobná dvěma protilehlým ozubeným kolům vedle sebe, což pomáhá eliminovat tah při zachování podobného výkonu.
Díky efektivnímu využití prostoru jsou paralelní řadové převodovky ideální pro prostorově omezené aplikace, jako jsou míchadla v procesech míchání kapalin.
Koaxiální in-line převodovka
V případě koaxiální řadové převodovky mají vstup a výstup převodovky stejnou osu, takže pomyslná čára procházející středem vstupního hřídele bude také procházet středem výstupního hřídele. Koaxiální řadové převodovky používají planetové systémy s vynikajícími výkonovými charakteristikami. Planetové převodovky jsou velmi kompaktní, zvládnou vysoký točivý moment a vysoké zrychlení. Mají vysoký jednostupňový redukční poměr a lze je snadno připojit k dosažení extrémně vysokého redukčního poměru. Současně však mají planetové převodovky některé nevýhody.
Průmysl.cz: Animace planetové převodovky
Výpočet délky svodu pro monitorování kanálu
V druhém případě vycházíme z toho, že ideální pro ladění na monitorování nouzového 9-tého kanálu je potřeba vzít v úvahu hodnotu frekvence 27,065 MHz.
V návaznosti na to si opět spočítáme zkracovací činitel, podle materiálu dielektrika v koaxiálním kabelu svodu, jak již bylo uvedeno. Opět budeme počítat s kabelem RG 8 / U, jako v předešlém případě. Je tedy opět potřeba počítat s hodnotami pro pěnové dielektrikum, tj. 0,81 lambdy.
Zjistíme tedy, že potřebujeme také čtyřnásobek základní délky plus další část. Tím jsme zjistili, že se nám do uvedeného rozměru 7,08644 m vešla 1/8 zkrácené lambdy pro daný druh svodu 6x a ještě něco zbývá. Protože nám ale tato délka nebude stačit, tak připočítáme navíc ještě jednu 1/16 lambdy (0,5611275 m), tedy nám nakonec vyjde hodnota délky svodu 43,2068175 m a tím máme přesně naladěnou délku svodu, kterou můžeme zaokrouhlit na 43,207 m.
Postup je již jistě jasný, vycházíme z hodnot, že ideální ladění pro 10-tý kanál je hodnota frekvence 27,075 MHz. Tedy výsledek je tentokrát základní délková jednotka 8,9748 m.
Jak již víme, je základní míra 8,9748 m. Zjistíme tedy, že potřebujeme čtyřnásobek základní délky plus další část. Tím jsme zjistili, že se nám do uvedeného rozměru 7,1008 m vešla 1/8 zkrácené lambdy pro daný druh svodu 6x a ještě něco zbývá. Protože nám ale tato délka nebude stačit, tak připočítáme navíc ještě jednu 1/16 zkrácené lambdy (0,560925 m).
tags: #koaxialni #prevodovka #vypocet