Návrh velikosti převodovky

Pro správnou volbu převodovky a hnacího elektromotoru je potřeba znát následující údaje: požadovaný výstupní kroutící moment M2, výstupní otáčky převodovky n2, způsob zatěžování převodovky a tomu odpovídající provozní součinitel Sm. Na základě těchto vstupních hodnot lze následně stanovit odpovídající velikost, výkon převodovky a převodový poměr i.

Vztahy pro výpočet jednotlivých veličin

Výstupní kroutící moment Mk

Kroutící moment Mk je dán požadovaným zatížením převodovky. Lze ho vyjádřit jako sílu F2, která působí v určité vzdálenosti na rameni r2.

Mk [Nm] = F2 [N] x r2 [m]

Provozní součinitel Sm

Pro garantování provozní bezpečnosti při různém zatížení a provozních podmínkách, se určuje typ převodovky (motoru) s ohledem na provozní součinitel Sm. V tabulce jsou uvedeny hodnoty provozního součinitele Sm s ohledem na typ zatížení, průměrnou denní provozní dobu a počet sepnutí za hodinu. Tyto hodnoty platí pro pohon převodovky běžným elektromotorem. Při použití brzdového elektromotoru je nutné vynásobit provozní součinitel Sm koeficientem 1,15.

Typ zatíženíPočet sepnutí za hodinuPrůměrný denní provoz [hod]
<22÷89÷1617÷24
normální rozběh bez rázu, malá urychlovaná hmota (ventilátory, zubová čerpadla, montážní pásy, dopravní šneky , míchačky tekutin , plnicí a balicí stroje)<100,911,21,5
>1011.11.21.3
rozběh s mírnými rázy, nerovnoměrný provoz, střední urychlovaná hmota (transportní pásy, výtahy, navijáky, hnětací míchací stroje, dřevoobráběcí, tiskařské a textilní stroje)<101,01,31,51,6
10÷501,21,41,71,9
50÷1001,31,62,02,1
100÷2001,51,92,32,4
nestejnoměrný provoz, silné rázy, velká urychlovací hmota (míchačky betonu, sací čerpadla, kompresory, buchary, válcová stolice, přepravníky pro těžké zboží, ohýbací a lisovací stroje, stroje se střídavým pohybem)<101,21,51,82,0
10÷501,41,72,12,2
50÷1001,62,02,32,5
100÷2001,82,32,72,9

Při výběru konkrétní převodovky je pak třeba dbát na to, aby provozní součinitel Sm byl menší než servisní faktor převodovky Sf, nebo navýšit požadovaný výstupní kroutící moment Mk dle vzorce:

M2 = Mk x Sm

Servisní faktor Sf

Servisní faktor převodovky Sf udává poměr mezi maximálním kroutícím momentem na výstupu převodovky, kterým může být převodovka trvale zatěžována a skutečným výstupním kroutícím momentem, který je schopen poskytnout zvolený elektromotor.

M2max
Sf = ---------------------------  [-] 
M2

Maximální kroutící moment M2max je stanoven pro provozní součinitel Sm = 1.
Hodnoty servisních faktorů pro jednotlivé varianty velikostí, převodů a přiřazení elektromotorů jsou uvedeny v tabulce 6.1.

Výkon elektromotoru P1

Pro stanovení potřebného výkonu elektromotoru P1 se použije vztah:

M2[Nm] x n2 [min-1] x 100
P1 = ------------------------------------------------- [kW]   
9590 x [%]

 

Radiální a axiální zatížení hřídele

Na výstupní hřídel s válcovým čepem. Hodnoty dovoleného radiálního a axiálního zatížení uvádí tabulka maximálních výkonů. Přípustné zatížení hřídele je uvedeno pro vstupní otáčky n1 = 1400 [min-1].

Radiální zatížení Fr

Pro určení této hodnoty, je jako působiště radiální síly Fr uvažována polovina délky volného konce hřídele (viz obrázek.)

Vypočtená Fr nesmí překročit maximální přípustné zatížení uvedené v tabulce maximálních výkonů.
Působí-li radiální síla na hřídel ve větší vzdálenosti, musí se maximální přípustné zatížení redukovat. Například pro zatížení v místě 75% délky čepu je přípustné zatížení pouze 80% hodnoty uvedené v tabulce. Pro zatížení v místě 30% délky čepu může být přípustné zatížení o 25% vyšší. Pokud je na výstupní hřídeli nasazena řemenice, řetězové kolo, ozubené kolo apod., lze určit radiální zatížení podle následujícího vzorce:

M2 x k x 2000
Fr = --------------------------------  [N]
D

M2 - výstupní kroutící moment [Nm]
D   - výpočtový průměr (roztečná kružnice) řemenice (ozubeného kola) na výstupu [mm]
k    - zatěžovací faktor
        1,10 řetězová kola
        1,25 čelní ozubená kola
        1,50 řemenice

To znamená, že radiální zatížení hřídele lze snížit zvětšením průměru řemenice, pokud je to možné. Zůstane-li radiální zatížení velké, nebo síla působí na čep hřídele ve velké vzdálenosti, musí se pro zachycení těchto sil zvolit vnější uložení v ložiskách.

 

Axiální zatížení Fa max

Fr
Fa max = ---------------------------  [N] 
3

Přípustné zatížení hřídele je dáno vztahem


Fa max [N] – maximální přípustná axiální síla
Fr [N]       – hodnota dovoleného radiálního zatížení uvedená v tabulce maximálních výkonů.

 

Radiální zatížení hřídele při současném působení axiální síly

Při současném působení axiální i radiální síly nesmí překročit zatížení hřídele

Fra = Fr - 3 x Fa [N]

Fa [N] – axiální zatížení hřídele
Fr [N] – hodnota dovoleného radiálního zatížení uvedená v tabulce maximálních výkonů
Fra [N] – maximální přípustná radiální síla při současně působící axiální síly Fa[N] 

Typové označení | nahoru | Maximální hodnoty