Reduktorius - tai atskiras mechaninis komponentas, sudarytas iš nuolatinės srovės pavaros variklio, sliekinės pavaros ir krumpliaračio-sliekinės pavaros, patikimai uždarytas tvirtame korpuse. Jis dažnai atlieka reduktoriaus funkciją tarp variklio ir pagrindinės darbo mašinos. Pavarų dėžė taip pat yra žinoma kaip reduktorius. Kai kuriuose įrenginiuose, pavyzdžiui, Miro pavarų dėžėje, naudojami keli reduktorių rinkiniai. Paprastai tokio tipo pavaros naudojamos perdavimo įrangai, kuriai reikalingas mažas greitis ir didelis sukimo momentas.
Variklio, turbinos ar kitos didelės spartos galios šaltinis yra perduodamas per reduktoriaus įėjimo veleną. Pavara, turinti mažesnį dantų skaičių, susijungia su didesne pavara ant išėjimo veleno, taip pasiekiant norimą lėtinimo efektą. Įprastas reduktorius taip pat gali turėti kelias identiškas pavarų poras, siekiant užtikrinti pageidaujamą lėtinimo efektą. Didelės ir mažos pavaros danties skaičiaus santykis yra tiesiogiai susijęs su perdavimo santykiu.
Perdavimo skaičiaus samprata ir skaičiavimas
Pavarų dėžės perdavimo skaičius, arba reduktoriaus pavaros perdavimo skaičius, yra specifinis perdavimo koeficientas. Jis apibrėžiamas kaip momentinio įėjimo greičio ir išėjimo greičio santykis greičio mažinimo mechanizme ir paprastai žymimas simboliu „i“. Bendrasis lėtinimo koeficientas išreiškiamas įvesties greičio ir išėjimo greičio santykiu, kur vardiklis yra „1“. Pavyzdžiui, jei įvesties greitis yra 1500 aps./min, o išėjimo greitis yra 25 aps./min, tuomet lėtinimo koeficientas bus: i = 60:1.
Pavarų dėžės santykio skaičiavimo formulės
- Pavaros skaičiaus formulė: Ji lygi įėjimo greičio padalijimui iš išėjimo greičio. Tai yra prijungto įėjimo greičio ir išėjimo greičio santykis. Naudojant pavyzdį su 1500 aps./min įvesties greičiu ir 25 aps./min išėjimo greičiu, lėtinimo koeficientas bus: i = 60:1.
- Pavarų grandinės apskaičiavimo metodas: Lėtinimo koeficientas apskaičiuojamas kaip varomųjų pavarų skaičiaus dalyba iš varančiųjų pavarų skaičiaus. Jei reduktorius yra kelių pakopų, tuomet dauginamas visų pavarų porų, kurios susikerta viena su kita, varomųjų pavarų skaičius, padalijus iš aktyvių krumpliaračio dantų skaičiaus, ir galutinis rezultatas dauginamas.
- Diržo, grandinės ir frikcinio rato sumažinimo koeficiento skaičiavimo metodas: Lėtinimo koeficientas apskaičiuojamas kaip varomojo rato skersmens dalyba iš varančiojo rato skersmens.
Pavarų skaičius tiesiogiai lemia pavaros variklio išėjimo sukimo momentą. Kuo didesnis redukcijos koeficientas, tuo didesnis reduktoriaus išėjimo sukimo momentas ir atitinkamai didesnė reduktoriaus apkrova. Reduktoriaus redukcijos sukimo momentas apskaičiuojamas pagal šią formulę:
Pavaros skaičius = variklio išėjimo sūkiai ÷ reduktoriaus išėjimo apsisukimai (šis santykis taip pat vadinamas „greičio koeficientu“).
Jei žinote variklio galią, greičio santykį ir naudojimo koeficientą, reduktoriaus sukimo momentą galima rasti taip:
Sukimo momentas = 9550 × variklio galia ÷ variklio įėjimo apsisukimų skaičius × greičio santykis × naudojimo koeficientas
Taip pat galima nustatyti reduktoriaus sukimo momentą, žinant jo išėjimo numerį ir naudojimo koeficientą.
Įvairių pavarų tipų charakteristikos ir palyginimai
Yra keletas skirtingų pavarų tipų, kurių kiekvienas turi savitas charakteristikas ir pritaikymą. Pagrindiniai skirtumai ir ypatybės pasireiškia lyginant sliekines pavaras ir diržines pavaras.
Sraigtinės pavaros (sliekinės pavaros) ypatybės:
- Didelis perdavimo santykis: Sliekinės pavaros pasižymi dideliu perdavimo santykiu, tačiau diržo perdavimo santykis yra mažesnis.
- Perdavimo kryptis: Sliekinės pavaros transmisija yra vertikali, o diržinė - lygiagreti.
- Sukimo momento perdavimas: Sliekinės pavaros perduodamas sukimo momentas yra mažesnis, palyginant su diržine transmisija, kurios perdavimo atstumas yra didesnis.
- Efektyvumas: Sliekinės pavaros perdavimo efektyvumas yra mažesnis, o diržinės transmisijos efektyvumas yra šiek tiek didesnis.
- Konstrukcija ir kaina: Sliekinė pavara yra sudėtingesnės struktūros ir, atitinkamai, brangesnė.
- Savaiminis užsifiksavimas: Dėl labai mažo slieko spiralės kampo, sliekas gali varyti tik sliekinę pavarą, tačiau sliekinis ratas negali priversti slieko suktis.
- Mažas efektyvumas: Sliekinių transmisijų efektyvumas paprastai yra mažesnis nei pavarų dėžių. Savaime užsifiksuojančių sliekinių pavarų efektyvumas gali būti mažesnis nei 0,5, o bendras efektyvumas siekia tik 0,7-0,9.
- Šilumos išsiskyrimas ir dėvėjimasis: Dėl didelio šilumos išsiskyrimo, danties paviršius lengvai dėvisi.
- Kompaktiška struktūra ir didelis perdavimo koeficientas: Sliekinių galvučių skaičius (Z1) ir sliekinės krumpliaračio dantų skaičius (Z2) lemia perdavimo koeficientą (I=Z2/Z1). Kai Z1=1 (vienagalvis sliekas), didelis perdavimo koeficientas gali būti pasiektas. Dėl to sliekinė transmisija pasižymi kompaktiška struktūra, mažu dydžiu ir lengvu svoriu, ypač kai perdavimo koeficientas yra didelis (I=10-80, o indeksavimo mechanizmuose gali siekti 1000).
- Sklandus ir tylus perdavimas: Kadangi sliekinis dantis yra ištisinis nenutrūkstamas sraigtinis dantis, jis nuolat susilieja su sliekine pavara, užtikrinant sklandų ir be triukšmo perdavimą.
Diržinės pavaros ypatybės:
- Paprasta konstrukcija ir stabili transmisija: Diržinė pavara pasižymi paprasta konstrukcija ir stabiliu veikimu.
- Smūgių absorbcija: Ji gali sugerti smūgius ir vibracijas.
- Didelis atstumas tarp velenų ir galimybė perduoti galią tarp kelių velenų: Tai leidžia lanksčiai išdėstyti komponentus.
- Mažos sąnaudos ir nereikalingas tepimas: Paprastai diržinės pavaros yra pigesnės eksploatuoti ir nereikalauja nuolatinio tepimo.
- Lengva priežiūra: Priežiūra yra paprasta ir nereikalauja specialių įgūdžių.
- Frikcinio tipo diržinė pavara: Gali būti perkrauta ir slysti, pasižymi mažu važiavimo triukšmu, tačiau perdavimo santykis nėra tikslus (slydimo koeficientas mažesnis nei 2%).
- Sinchroninė diržinė pavara: Užtikrina transmisijos sinchronizavimą, tačiau gebėjimas sugerti apkrovos pokyčius yra šiek tiek ribotas, o veikimas dideliu greičiu gali būti triukšmingas.
- Papildomos funkcijos: Be galios perdavimo, diržinė transmisija kartais naudojama medžiagoms transportuoti ir dalims išdėstyti eilėmis.
Projektavimo ir skaičiavimo aspektai
Mechaninių pavarų projektavimas apima daugelį etapų, pradedant nuo technologinių įrenginių, reikalaujančių žemų sukimosi greičių, projektavimo. Tai gali būti įvairių rūšių transporteriai, juostiniai, plokšteliniai, grandininiai ar grandikliniai elevatoriai.
Pagrindiniai projektavimo etapai ir skaičiavimai:
- Elektros variklio parinkimas ir kinematiniai skaičiavimai: Elektros varikliai parenkami iš specializuotų katalogų pagal skirtingus apsisukimų skaičius. Pavyzdžiui, pagal GOST 19523-81 gali būti pasirenkamas asinchroninis elektros variklis su tam tikra galia (Nvar.), kurio sinchroninis sukimosi dažnis (n3) yra 3000 aps./min.
- Pavaros perdavimo skaičiaus nustatymas: Nustatomas bendras minimalus ir bendras maksimalus perdavimo skaičius, atsižvelgiant į variklio paskutinės grandies apsisukimų skaičių.
- Kiekvieno veleno apsisukimų dažnio, kampinio greičio, galios ir sukimo momento nustatymas: Atliekami detalūs skaičiavimai, siekiant nustatyti šiuos parametrus kiekvienam pavaros velenui.
- Velenų medžiagų parinkimas ir minimalių skersmenų skaičiavimas: Parenkamos tinkamos medžiagos velenams ir apskaičiuojami jų minimalūs skersmenys, atsižvelgiant į apkrovas.
- Diržinės, krumplinės ir grandininės pavaros skaičiavimas: Kiekvienam pavaros tipui atliekami specifiniai skaičiavimai. Pavyzdžiui, trapecinio diržo skaičiavimui gali būti naudojamos specializuotos programos, kaip Mdesign.
- Krumpliaračių skaičiavimai: Atliekami modulio skaičiavimai (rankiniu būdu arba naudojant programinę įrangą), stiprumo skaičiavimai ir dinaminio koeficiento nustatymas.
- Velenų skaičiavimas ir guolių parinkimas: Detaliai apskaičiuojami velenai, atliekamas jų stiprumo ir ilgaamžiškumo skaičiavimas, parenkami tinkami guoliai.
- Naudingumo koeficiento nustatymas: Apskaičiuojamas bendrasis projektuojamosios pavaros naudingumo koeficientas, atsižvelgiant į atskirų komponentų (diržinės pavaros, krumplinės pavaros, grandininės pavaros, guolių porų) naudingumo koeficientus.
Šiuolaikinės technologijos leidžia ne tik modeliuoti virtualias mašinas ir įrenginius, bet ir modeliuoti jų judesius. Naudojant tokias programas kaip SolidWorks, galima modeliuoti konstrukcijos darbo judesius, išsaugoti juos animaciniuose failuose ir peržiūrėti bet kuriame kompiuteryje. Tai ypač naudinga ankstyvoje gaminio kūrimo stadijoje, bendraujant su užsakovu. Automatizuoto projektavimo paketų (APP) naudojimas žymiai sutrumpina projektavimo laiką, leidžia patikimai ir greitai atlikti detalių ar mazgų analizę, bei sumažina projektavimo kaštus.