// электродвигатели · механика привода
Передаточное число: расчёт для редуктора, ремня, цепи
Коротко: передаточное число — это во сколько раз снижаются обороты, и во столько же раз растёт момент за вычетом КПД. Для ремня считают по диаметрам шкивов, для цепи — по зубьям звёздочек, для многоступенчатой схемы числа перемножают. Частотник редуктор не заменяет: он меняет обороты, но момента не добавляет.
Формулы и что из них следует
Передаточное число показывает, во сколько раз редуктор или передача снижает обороты. И ровно во столько же раз увеличивается момент — за вычетом потерь на трение.
Две базовые формулы, из которых следует всё остальноеОбороты на выходе = обороты на входе ÷ передаточное число. Двигатель 1500 об/мин с редуктором 30 даёт на выходе 50 об/мин.
Момент на выходе = момент на входе × передаточное число × КПД. Именно из-за КПД реальный момент всегда меньше расчётного, и у червячных передач эта разница существеннее, чем у зубчатых.
Момент на выходе = момент на входе × передаточное число × КПД. Именно из-за КПД реальный момент всегда меньше расчётного, и у червячных передач эта разница существеннее, чем у зубчатых.
| Что известно | Что считаем | Как |
|---|---|---|
| Обороты двигателя и нужные обороты механизма | Передаточное число | Разделить обороты двигателя на нужные |
| Передаточное число и обороты двигателя | Обороты на выходе | Разделить обороты двигателя на передаточное число |
| Момент двигателя и передаточное число | Момент на выходе | Умножить, затем учесть КПД |
| Нужный момент на механизме | Требуемый момент двигателя | Разделить на передаточное число и на КПД |
Практический порядок для подбора: сначала от нужных оборотов механизма считают передаточное число, затем от требуемого момента — необходимый момент двигателя, и уже отсюда получают его мощность.
Расчёт для ремня, цепи и зубчатой передачи
Для ремённых и цепных передач принцип тот же, но считают по диаметрам и зубьям.
| Тип передачи | Как считается передаточное число |
|---|---|
| Ремённая | Диаметр ведомого шкива разделить на диаметр ведущего |
| Цепная | Число зубьев ведомой звёздочки разделить на число зубьев ведущей |
| Зубчатая | Число зубьев ведомого колеса разделить на число зубьев ведущего |
| Многоступенчатая | Перемножить передаточные числа всех ступеней |
Пример для ремённой передачи: ведущий шкив на двигателе 100 мм, ведомый на механизме 300 мм — передаточное число равно трём. Двигатель на 1500 об/мин даст на механизме 500 об/мин, а момент вырастет примерно втрое.
Про многоступенчатые передачиПередаточные числа ступеней перемножаются, а не складываются. Редуктор с числом 20 плюс ремённая передача с числом 3 дают в сумме 60. А вот КПД ступеней тоже перемножается — и это работает против вас: две ступени с КПД по 0,9 дают общий КПД 0,81, а не 0,9. Именно поэтому многоступенчатые схемы с червячными передачами могут терять существенную долю мощности.
Редуктор и частотник вместе
Что меняет наличие частотного преобразователя — здесь есть распространённое заблуждение.
1
«Частотник заменит редуктор» Заблуждение
Не заменит. Привод снижает обороты, изменяя частоту, но момент при этом не растёт — в отличие от редуктора, который увеличивает момент пропорционально снижению скорости. Более того, на низкой частоте момент ещё и падает при скалярном управлении.
2
Точную подстройку скорости Что даёт привод
Редуктор задаёт фиксированное передаточное число, а привод позволяет плавно менять обороты в некотором диапазоне вокруг расчётной точки. Их обычно применяют вместе.
3
Плавный пуск для механики Что даёт привод
Прямой пуск даёт ударный момент по зубьям редуктора, муфте и цепи. Разгон по рампе этот удар устраняет и продлевает ресурс передачи.
4
Охлаждение двигателя на низких оборотах Что учесть
Стандартный двигатель хуже охлаждается при снижении частоты. Редуктор эту проблему решает лучше: двигатель работает на номинальных оборотах, а обороты снижает механика.
5
Смазка редуктора на низких оборотах Что учесть
Разбрызгивание масла ослабевает. Уточняется у производителя редуктора.
Правильное разделение ролейМеханическая передача даёт момент и базовое снижение оборотов, частотный преобразователь — плавность и подстройку скорости. Схема, в которой редуктор рассчитан на нужный момент, а привод подстраивает обороты в разумном диапазоне, работает надёжнее и экономичнее, чем попытка получить низкие обороты только частотным регулированием.
Нужен разбор под ваш объект?
Опишите оборудование и условия — подскажем, что именно проверить и как настроить.
Получить консультациюЧастые вопросы
Как рассчитать передаточное число?
Разделить обороты на входе на обороты, которые нужны на выходе. Например, двигатель 1500 об/мин и требуемые 50 об/мин на механизме дают передаточное число 30. Для ремённой передачи считают отношение диаметров шкивов, для цепной и зубчатой — отношение числа зубьев.
Как передаточное число влияет на момент?
Момент на выходе равен моменту на входе, умноженному на передаточное число и на КПД передачи. То есть редуктор увеличивает момент во столько же раз, во сколько снижает обороты, за вычетом потерь на трение. У червячных передач эти потери заметно выше, чем у зубчатых.
Как считать передаточное число многоступенчатой передачи?
Перемножить передаточные числа всех ступеней. Редуктор с числом 20 в связке с ремённой передачей с числом 3 даёт общее передаточное число 60. Важно помнить, что КПД ступеней тоже перемножается: две ступени с КПД по 0,9 дают общий КПД 0,81.
Может ли частотник заменить редуктор?
Нет. Привод снижает обороты изменением частоты, но момент при этом не увеличивается, в отличие от редуктора, который поднимает момент пропорционально снижению скорости. Более того, на низких частотах при скалярном управлении момент дополнительно падает.
Как считать передаточное число ремённой передачи?
Разделить диаметр ведомого шкива на диаметр ведущего. Например, ведущий шкив на двигателе 100 мм и ведомый на механизме 300 мм дают передаточное число 3: обороты снизятся втрое, а момент примерно втрое вырастет.
Что лучше для низких оборотов — редуктор или частотник?
Редуктор, если нужен момент. Он позволяет двигателю работать на номинальных оборотах с нормальным охлаждением, а обороты снижает механика с одновременным ростом момента. Частотник в такой схеме используют для плавного пуска и подстройки скорости в разумном диапазоне.
Похожие материалы
Практика ремня — ремённая передача. Типы редукторов — мотор-редукторы. Червячные — редуктор NMRV. Момент от привода — момент на низких оборотах. Все материалы — электродвигатели.