Pavaros pagal gerumą: tipai ir veikimo principai

Pavaros, taip pat žinomos kaip pavaros arba pavaros dalys, yra įrenginiai, paverčiantys energiją į mechaninę kinetinę energiją, pavyzdžiui, varikliai (elektriniai varikliai). Jos yra neatsiejama daugelio mechaninių įrenginių dalis, atliekanti daugybę svarbių funkcijų, visų pirma - sukimo momento reguliavimą ir judesio perdavimą. Pavaros naudojamos galiai perduoti iš vienos mašinos dalies į kitą. Pavyzdžiui, dviračiuose tai yra pavara, kuri varo galinį ratą nuo pedalų. Panašiai automobilyje pavaros perduoda galią iš alkūninio veleno (sukamojo variklio veleno) į po automobiliu einantį veleną, kuris galiausiai varo ratus.

Reduktoriai ir jų veikimas

Reduktorius yra atskiras komponentas, susidedantis iš nuolatinės srovės pavaros variklio, sliekinės pavaros ir krumpliaračio-sliekinės pavaros, uždarytos standžiame korpuse. Jis dažnai naudojamas kaip reduktorius tarp variklio ir darbo mašinos. Pavarų dėžė taip pat vadinama reduktoriumi. Ji yra sujungta keliais reduktorių rinkiniais. Paprastai reduktorius naudojamas transmisijos įrangai su mažu greičiu ir dideliu sukimo momentu. Variklis, variklis ar kita didelės spartos galia perduodama per reduktoriaus įėjimo veleną. Pavara su nedideliu skaičiumi dantų susilieja su didele pavara ant išėjimo veleno, kad būtų pasiektas lėtėjimo tikslas. Įprastas reduktorius taip pat turi kelias identiškų pavarų poras, kad būtų pasiektas norimas lėtėjimo efektas.

Pavarų skaičiaus ir sukimo momento ryšys

Didelės ir mažos pavaros dantų skaičiaus santykis yra perdavimo santykis. Pavarų dėžės perdavimo skaičius, reduktoriaus pavaros perdavimo skaičius, yra tam tikras perdavimo koeficientas, kuris yra momentinio įėjimo greičio ir išėjimo greičio santykis greičio mažinimo mechanizme ir yra pavaizduotas simboliu „i“. Bendrasis lėtėjimo koeficientas išreiškiamas įvesties greičio ir išėjimo greičio santykiu, vardikliu "1". Jei įvesties greitis yra 1500 r/min, o išėjimo greitis yra 25 r/min, tada sumažinimo koeficientas yra: i= 60:1.

Pavarų skaičius lemia pavaros variklio išėjimo sukimo momentą: kuo didesnis redukcijos koeficientas, tuo didesnis reduktoriaus išėjimo sukimo momentas ir didesnė reduktoriaus apkrova. Reduktoriaus redukcijos sukimo momentas apskaičiuojamas taip: Pavaros skaičius=variklio išėjimo sūkiai ÷ reduktoriaus išėjimo apsisukimai („Pavaros santykis“ taip pat vadinamas „greičio koeficientu“).

Pavarų dėžės santykio skaičiavimo formulės:

• Pavaros skaičiaus formulė: įėjimo greitis ÷ išėjimo greitis (prijungto įėjimo greičio ir išėjimo greičio santykis). Pavyzdys: jei įvesties greitis yra 1500 r/min, o išėjimo greitis yra 25 r/min, tada sumažinimo koeficientas yra: i=60:1.
• Pavarų grandinės apskaičiavimo metodas: redukcijos koeficientas = varomųjų pavarų skaičius ÷ varomųjų pavarų skaičius (jei reduktorius yra kelių pakopų, tai visų pavarų porų, kurios susikerta viena su kita, varomų pavarų skaičius ÷ aktyvių krumpliaračio dantų skaičius, o tada rezultatas bus padaugintas).
• Diržo, grandinės ir frikcinio rato sumažinimo koeficiento skaičiavimo metodas: redukcijos koeficientas = varomojo rato skersmuo ÷ varančiojo rato skersmuo.

Sukimo momento apskaičiavimas:

1. Jei žinote variklio galios ir greičio santykį bei naudojimo koeficientą: Sukimo momentas = 9550 × variklio galia ÷ variklio įėjimo apsisukimų skaičius × greičio santykis × naudojimo koeficientas.
2. Žinote reduktoriaus sukimo momentą ir išėjimo numerį bei naudojimo koeficientą.

Kaip veikia pavara

Pavaros naudojamos įvairiuose mechaniniuose įrenginiuose. Jos atlieka daugybę svarbių darbų, tačiau svarbiausia, kad jos sumažina pavarų dėžę motorinei įrangai. Tai labai svarbu, nes paprastai maži varikliai, kurie sukasi labai greitai, gali suteikti pakankamai galios įrenginiui, bet nepakankamai sukimo momento. Pavyzdžiui, elektrinio atsuktuvo pavarų reduktorius yra labai didelis, nes norint sukti varžtą reikia didelio sukimo momento, tačiau variklis dideliu greičiu sukuria labai mažą sukimo momentą. Sumažinus pavarą galima sumažinti išėjimo greitį ir padidinti sukimo momentą.

Kitas dalykas, kurį atlieka pavara, yra sukimosi krypties reguliavimas. Pavyzdžiui, diferencialas tarp automobilio galinių ratų galią perduoda per veleną, einantį išilgai automobilio centro, o diferencialas turi pasukti galią 90 laipsnių kampu, kad ją pritaikytų ratams. Daugelio šiuolaikinių krumpliaračių naudojamos specialios dantų formos, vadinamos involutais. Šis profilis turi labai svarbią savybę išlaikyti pastovų greičio santykį tarp dviejų pavarų. Evolucinių dantų forma kompensuoja judantį kontaktinį tašką, užtikrindama pastovų greitį.

Pavarų tipai

Yra daug sudėtingumo su įvairių tipų pavaromis. Šiame straipsnyje aptarsime įvairius krumpliaračių tipus, kuriuos rasite įvairiose mechaninėse įtaisuose. Bet kurioje pavaroje santykis nustatomas pagal atstumą nuo pavaros centro iki sąlyčio taško. Pavyzdžiui, įrenginyje su dviem pavaromis, jei viena yra dvigubai didesnė už kitą, santykis yra 2:1.

1. Tiesiosios krumpliaratės (Spur Gears)

Tiesiosios krumpliaratės yra labiausiai paplitęs pavarų tipas. Jos turi tiesius dantis ir yra sumontuotos ant lygiagrečių ašių. Kartais vienu metu naudojama daug krumpliaračių, kad būtų galima pasiekti labai didelę redukciją. Tiesiosios krumpliaratės naudojamos daugelyje įrenginių, pavyzdžiui, elektriniuose atsuktuvuose, žadintuvuose, skalbimo mašinose ir džiovyklose. Tačiau savo automobilyje jų daug nerasite, nes jos gali būti labai garsios. Kiekvieną kartą, kai krumpliaračio dantis sujungiamas su kitos pavaros dantimi, šie dantys susidurs ir šis susidūrimas sukels triukšmą. Tai taip pat padidina krumpliaračio dantų apkrovą.

2. Sraigtinės pavaros (Helical Gears)

Dauguma automobilių pavarų yra sraigtinės, kad jose būtų sumažintas triukšmas ir slėgis. Sraigtinės krumpliaračio dantys yra kampu į krumpliaračio paviršių. Kai susijungia du sraigtinės krumpliaračio sistemos dantys, kontaktas prasideda viename danties gale ir palaipsniui plečiasi krumpliaračiui sukant, kol abu dantys visiškai susijungia. Šis laipsniškas įjungimas leidžia sraigtinėms pavaroms važiuoti sklandžiau ir tyliau nei tiesiosioms. Todėl beveik visose automobilių transmisijose naudojamos sraigtinės pavaros. Dėl sraigtinių krumpliaračių dantų kampų jos sukuria traukos apkrovas ant krumpliaračių, kai įjungtos. Įranga, kurioje naudojamos sraigtinės pavaros, turi guolius, galinčius išlaikyti šią traukos apkrovą. Vienas įdomiausių dalykų, susijusių su sraigtinėmis krumpliaračiais, yra tai, kad jei krumpliaračio dantys yra teisingai pasvirę, juos galima montuoti ant vertikalios ašies, kad būtų galima reguliuoti sukimosi kampą iki 90 laipsnių.

3. Kūginės pavaros (Bevel Gears)

Kūginės pavaros praverčia, kai reikia keisti veleno sukimosi kryptį. Paprastai jos montuojamos ant velenų 90 laipsnių atstumu vienas nuo kito, tačiau gali būti suprojektuotos ir taip, kad veiktų ir kitais kampais. Kūginių krumpliaračių dantys gali būti tiesūs, spiraliniai arba hipoidiniai. Kūginių krumpliaračių dantys turi tą pačią problemą kaip ir tiesiosios krumpliaratės - kai kiekvienas dantis susilieja, jis tuo pačiu metu atsitrenkia į atitinkamą dantį. Kaip ir krumpliaračių, šios problemos sprendimas yra sulenkti krumpliaračio dantis. Šie sraigtiniai dantys užsifiksuoja kaip ir sraigtiniai dantys: kontaktas prasideda viename krumpliaračio gale ir palaipsniui tęsiasi iki viso danties. Spyruoklinėse ir spiralinėse kūginėse pavarose velenai turi būti statmeni vienas kitam, tačiau taip pat turi būti toje pačioje plokštumoje. Jei ištrauksite du velenus iš pavaros, jie susikirs. Kita vertus, hipoidinės pavaros gali sujungti velenus skirtingose plokštumose. Ši funkcija naudojama daugelyje automobilių diferencialų. Diferencialo pavaros žiedas ir įvesties krumpliaratis yra hipoidiniai. Tai leidžia įvesties krumpliaratį montuoti žemiau žiedo ašies. Kadangi automobilio kardaninis velenas yra prijungtas prie įėjimo krumpliaračio, tai taip pat nuleidžia varantįjį veleną. Tai reiškia, kad pavaros velenas per daug nesiveržia į automobilio saloną, atlaisvindamas daugiau vietos žmonėms ir kroviniams.

4. Stovas ir krumpliaratis (Rack and Pinion Gears)

Stovas ir krumpliaratis naudojami sukimuisi paversti tiesiniu judesiu. Daugelio automobilių vairo sistema yra geras pavyzdys. Vairas suka pavaras, kurios įjungia stovą. Kai pavara sukasi, stovas slysta į dešinę arba į kairę, priklausomai nuo to, kaip sukate ratą. Kai kurios svarstyklės taip pat naudoja stovą ir krumpliaratį, kad pasuktų ratuką, rodantį jūsų svorį.

5. Planetinės pavaros ir pavarų skaičiai (Planetary Gears)

Bet kurią planetinę pavarą sudaro trys pagrindiniai komponentai:

• Saulės pavara
• Planetinių krumpliaračių ir planetinių pavarų dėžės
• Žiedinė pavara

Kiekvienas iš šių trijų komponentų gali būti įvestas, išvestas arba gali stovėti vietoje. Kuri dalis pasirinkta atlikti kurį vaidmenį, nulemia pavarų komplekto pavaros santykį. Pavyzdžiui, vienas transmisijos planetinių pavarų komplektų gali turėti 72 dantų žiedą ir 30 dantų saulės ratą. Iš šio pavarų rinkinio galima gauti daug skirtingų pavarų skaičių. Be to, užrakinus bet kuriuos du iš trijų komponentų kartu, užrakinamas visas įrenginys, sumažinant pavarą santykiu 1:1. Svarbu atkreipti dėmesį, kad pirmasis pavaros santykis yra lėtėjimas (išėjimo greitis yra mažesnis nei įvesties greitis), antrasis - overdrive (išvestis yra greitesnė nei įvestis), o trečiasis - vėl lėtėjimas, bet išėjimas eina priešinga kryptimi. Šis pavarų rinkinys gali sukurti visus šiuos skirtingus pavarų santykius neįjungdamas arba neišjungdamas jokių kitų pavarų. Naudojant du tokius pavarų rinkinius iš eilės, galima gauti keturias priekinės ir vienos atbulinės eigos pavaras, reikalingas transmisijai.

Pavarų dėžės ir jų savybės

Pavarų dėžė yra mechaninis įtaisas, naudojamas padidinti/sumažinti sukimo momentą mažinant/didinant greitį. Ją sudaro dvi ar daugiau pavarų, iš kurių viena yra varoma varikliu. Pavarų dėžės išėjimo greitis yra atvirkščiai proporcingas perdavimo santykiui. Pavarų dėžėms dažnai teikiama pirmenybė esant pastoviam greičiui, pvz., konvejeriams ir kranams, kurie gali padidinti sukimo momentą. Tai yra mechaninis variklio priedas, paverčiantis variklį iš didelio greičio, mažo sukimo momento į mažo greičio, didelio sukimo momento arba atvirkščiai. Kartais „krumpliaračio galvutė“ važiuoja ant paskirstymo diržo ar grandinės su 1:1 perdavimo santykiu, kad sumažintų variklio vibracijų perdavimą apkrovai. Dažnai nepastebima - pavaros galvutė sumažina variklio inerciją, atsižvelgiant į variklio perdavimo skaičiaus kvadratu santykį. Pavyzdžiui, jei montuosime 4:1 santykio reduktorių, 2000 aps./min. harmonizuosis iki 500 aps./min., tačiau apkrovos inercija sumažės 16 kartų. Jei naudojama sliekinė pavara, sistema automatiškai užrakina mechanizmą (negalime perkelti krovinio, kol variklis nesisuka). Yra ir kitų tipų pavarų dėžių, turinčių savo unikalias savybes (pavyzdžiui, rutuliniai sraigtai, kurie taip pat yra krumpliaračių galvutės, bet dažniausiai jų nevadiname krumpliaračio galvutėmis).

Svarbu atkreipti dėmesį, kad pavaros neveikia be energijos nuostolių, o tai reiškia, kad mes išleidžiame mažiau galios, nei gauname, kas lemia tam tikrą pavarų efektyvumą. Yra įvairių tipų krumpliaračių: spurtiniai, planetiniai, vienpakopiai, daugiapakopiai, harmoniniai, spyruokliniai, (cikloidiniai), sliekiniai ir kt.

Pavarų skirstymas pagal galios energijos formas

Pavaros skirstomos į tris kategorijas pagal jų galios energijos formas:

1. Pneumatinę
2. Elektrinę
3. Hidraulinę

1. Pneumatinės pavaros

Pneumatinės pavaros turi paprastos struktūros pranašumus, patikimą ir stabilų veikimą, didelę išėjimo jėgą, patogų montavimą ir priežiūrą, mažos kainos ir gaisro bei sprogimo prevenciją ir yra plačiai naudojamos naftos, cheminės, metalurgijos, galios ir kituose sektoriuose. Trūkumas yra tas, kad histerezė yra didelė ir netinka ilgiems atstumo perdavimams (perdavimo atstumas ribojamas iki 150 metrų).

2. Elektrinės pavaros

Elektrinės pavaros (elektrinė pavara) yra mechatronikos gaminys, o jo struktūrą daugiausia sudaro variklis, reduktorius, servo stiprintuvas ir padėties siųstuvas. Elektrinės pavaros veikimo principas yra valdyti mechaninės įrangos judėjimą elektros energija. Pagrindinė elektrinės pavaros sudedamoji dalis yra variklis. Kai variklis yra prijungtas prie srovės per maitinimo šaltinį, variklio viduje esantis magnetas bus veikiamas srovės, kad sukurtų magnetinį lauką, todėl variklis sukasi. Variklio sukimasis skatina pavaros judėjimą per reduktorių ir perdavimo įtaisą, kad būtų galima valdyti mechaninę įrangą. Elektrinės pavaros valdymo grandinė yra atsakinga už variklio sukimosi krypties ir greičio valdymą per įvesties signalą, kad būtų galima tiksliai valdyti pavarą. Elektrinės pavaros naudojamos įvairiose pramoninėse ir komercinėse srityse. Pavyzdžiui, elektrinės pavaros gali būti naudojamos vandens, oro ar kitų skysčių srautui valdyti arba mechaninės įrangos judėjimui valdyti. Elektrinės pavaros turi greito veiksmo pranašumus, ypač tinkamus ilgiems atstumo signalo perdavimams ir lengvai naudojamas naudojant elektroninius kompiuterius. Apskritai, elektrinės pavaros nėra tinkamos ugnies ir sprogimo progoms.

3. Hidraulinės pavaros

Nors juodraštyje nėra išsamios informacijos apie hidraulines pavaras, tačiau jos yra viena iš pagrindinių pavarų kategorijų, naudojanti skysčio slėgį jėgai ir judesiui perduoti. Jos pasižymi dideliu jėgos tankiu, tikslumu ir lankstumu, todėl plačiai naudojamos sunkiojoje pramonėje, statybų technikoje ir aviacijoje.

Bendrieji pavarų dėžių ir pavarų principai

Galime sujungti bet kokį skaičių pavarų, jos gali būti įvairių formų ir dydžių. Kai perduodame elektrą iš vienos pavaros į kitą, galime atlikti vieną iš dviejų dalykų:

• Pavarų dėžė padidina greitį: Jei sujungiate dvi pavaras, pirmoji pavara turi daugiau dantų nei antroji, antroji pavara turi suktis greičiau, kad išlaikytų tą patį srautą. Taigi toks išdėstymas reiškia, kad antrasis ratas sukasi greičiau nei pirmasis, bet su mažesne jėga.
• Krypties keitimas: Kai dvi krumpliaračiai susikerta, antroji visada sukasi priešinga kryptimi. Taigi, jei pirmasis sukasi pagal laikrodžio rodyklę, antrasis turi suktis prieš laikrodžio rodyklę. Taip pat galime naudoti specialios formos krumpliaračius mašinos galiai pasukti kampu. Pavyzdžiui, automobilyje diferencialas (pavarų dėžė galiniais ratais varomos transporto priemonės galinės ašies viduryje) naudoja kūginę pavarą, kad pavaros veleno jėgą pasuktų 90 laipsnių kampu ir pasuktų galinius ratus.

Papildomi pavarų tipai ir savybės

Milteliniai metaliniai (PM) pavaros dažniausiai naudojamos metalurgijos dalys įvairiuose automobilių varikliuose. Vykdydami vienkartinį formavimo ir apdailos procesą, nereikalaudami kitų papildomo apdorojimo procesų, jie gali visiškai patenkinti matmenų tikslumo reikalavimus, ypač dantų profilio tikslumą. Todėl, palyginti su tradiciniais mechaninio apdorojimo metodais, jis labai sumažina medžiagų įvestį ir gamybą, todėl tai yra tipiškas produktas, atspindintis miltelių metalurgijos savybes. Galų gale PM pavarų naudojimas gali būti labai naudingas įvairioms pramonės šakoms, pradedant automobilių ir kosmoso ir kosmosu, baigiant medicinos ir namų apyvokos prietaisais.

tags: #pavaros #pagal #geruma