Reducerea treptelor de viteză

Reducerea treptelor de viteză. Un termen familiar pentru mulți, dar ce înseamnă de fapt?

La suprafață, poate părea că angrenajele sunt „reduse” în cantitate sau dimensiune, ceea ce este parțial adevărat. Atunci când o mașină rotativă, cum ar fi un motor sau un motor electric, are nevoie ca viteza de ieșire să fie redusă și/sau cuplul să fie mărit, angrenajele sunt utilizate în mod obișnuit pentru a obține rezultatul dorit. „Reducerea” angrenajului se referă în mod specific la viteza mașinii rotative; viteza de rotație a mașinii rotative este „redusă” prin împărțirea acesteia la un raport de angrenaj mai mare de 1:1. Un raport de transmitere mai mare de 1:1 se obține atunci când un angrenaj mai mic (de dimensiuni reduse) cu un număr mai mic de dinți se angrenează și antrenează un angrenaj mai mare cu un număr mai mare de dinți.

Reducerea angrenajului are un efect opus asupra cuplului. Cuplul de ieșire al mașinii rotative este mărit prin înmulțirea cuplului cu raportul de transmitere, mai puțin unele pierderi de eficiență.

În timp ce în multe aplicații reducerea angrenajelor reduce turația și mărește cuplul, în alte aplicații reducerea angrenajelor este utilizată pentru a mări turația și a reduce cuplul. Generatoarele din turbinele eoliene utilizează în acest mod reductorul de viteze pentru a converti o viteză relativ mică a paletelor turbinei într-o viteză mare capabilă să genereze energie electrică. Aceste aplicații utilizează cutii de viteze care sunt asamblate invers față de cele din aplicațiile care reduc viteza și măresc cuplul.

Cum se realizează reducerea vitezei? Multe tipuri de reductoare sunt capabile să obțină o reducere a angrenajelor, inclusiv, dar fără a se limita la, cutii de viteze cu arbore paralel, planetare și cu șuruburi cu unghi drept. În cutiile de viteze cu arbore paralel (sau reductoare), un angrenaj cu pinion cu un anumit număr de dinți se angrenează și antrenează un angrenaj mai mare cu un număr mai mare de dinți. „Reducerea” sau raportul de transmitere se calculează prin împărțirea numărului de dinți de pe angrenajul mare la numărul de dinți de pe angrenajul mic. De exemplu, dacă un motor electric antrenează un pinion cu 13 dinți care se angrenează cu un angrenaj cu 65 de dinți, se obține o reducere de 5:1 (65 / 13 = 5). Dacă turația motorului electric este de 3.450 rpm, cutia de viteze reduce această turație de cinci ori, ajungând la 690 rpm. Dacă cuplul motorului este de 10 lb-in, cutia de viteze mărește acest cuplu de cinci ori, ajungând la 50 lb-in (înainte de a scădea pierderile de randament ale cutiei de viteze).

Cutiile de viteze cu arbori paraleli conțin de multe ori mai multe seturi de angrenaje, mărind astfel reducerea. Reducerea totală a angrenajului (raportul) se determină prin înmulțirea fiecărui raport de angrenaj individual din fiecare etapă a setului de angrenaje. Dacă o cutie de viteze conține seturi de angrenaje 3:1, 4:1 și 5:1, raportul total este de 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). În exemplul nostru de mai sus, turația motorului electric de 3.450 rpm ar fi redusă la 57,5 rpm prin utilizarea unei cutii de viteze 60:1. Cuplul motorului electric de 10 lb-in ar fi crescut la 600 lb-in (înainte de pierderile de eficiență).

Dacă un angrenaj cu pinion și angrenajul său corespondent au același număr de dinți, nu are loc nicio reducere și raportul de transmisie este 1:1. Angrenajul se numește un angrenaj inactiv și funcția sa principală este de a schimba direcția de rotație, mai degrabă decât de a reduce viteza sau de a crește cuplul.

Calcularea raportului de transmitere într-un reductor planetar este mai puțin intuitivă, deoarece depinde de numărul de dinți al roților dințate solare și inelare. Angrenajele planetare acționează ca rotițe libere și nu afectează raportul de transmitere. Raportul de transmisie planetară este egal cu suma numărului de dinți de pe angrenajul solar și de pe cel inelar împărțită la numărul de dinți de pe angrenajul solar. De exemplu, un set planetar cu un angrenaj solar cu 12 dinți și o coroană cu 72 de dinți are un raport de transmisie de 7:1 (/12 = 7). Seturile de angrenaje planetare pot realiza rapoarte de la aproximativ 3:1 la aproximativ 11:1. Dacă este nevoie de o reducere mai mare a angrenajului, se pot folosi etaje planetare suplimentare.

Reducerea angrenajului într-o transmisie cu șurub fără sfârșit în unghi drept depinde de numărul de filete sau „porniri” de pe șurub și de numărul de dinți de pe roata dințată a șurubului corespondent. Dacă șurubul are două porniri și roata dințată a șurubului corespondent are 50 de dinți, raportul de transmitere rezultat este de 25:1 (50 / 2 = 25).

Când o mașină rotativă, cum ar fi un motor sau un motor electric, nu poate furniza viteza sau cuplul de ieșire dorit, un reductor de viteze poate fi o soluție bună. Reductorii cu arbore paralel, planetari, cu șuruburi fără sfârșit în unghi drept sunt tipuri obișnuite de reductoare de viteze pentru realizarea reducerilor. Contactați Groschopp astăzi cu toate întrebările dvs. privind reductorul de viteze.