§ 8.10. Передаточное отношение одноступенчатых и многоступенчатых зубчатых передач

По массе и габаритам передачи невыгодно выполнять большие передаточные отношения в одной ступени (рис. 8.37, где изображены сравнитель­ные габариты одноступен­чатого и двухступенчатого редукторов с 1=10).

Практикой выработаны следующие рекомендации:

одноступенчатые цилиндричес­кие / до 8; одноступенчатые ко­нические / до 4 (в коническо-цилин­дрических редукторах /' конической </ цилиндрической), цилиндрические двухступенчатые / до 45 (максимум до 60); трехступенчатые / до 200 (максимум до 300); многоступенчатые /=м₁м₂...

Масса и габариты редуктора в значительной степени зависят от того, как распределено передаточное от­ношение по ступеням передачи. Лучшие показатели имеют редукторы, у которых диаметры колес (а не шестерен) всех ступеней близки между собой. При этом также выполняются и условия смазки погружением колес в общую масляную ванну. Для уменьшения потерь на перемешивание и разбрыз­гивание масла быстроходные колеса желательно погружать в масло на меньшую глубину, чем тихоходные (рис. 8.37). Обычно рекомендуют погружать быстроходные колеса не более чем на двойную высоту зуба, а тихоходные—не более одной трети радиуса.

Так как быстроходная ступень нагружена меньше, чем тихоходная, то для получения близких диаметров ко­лес передаточное отношение первой (быстроходной) сту­пени рекомендуют брать больше, чем второй, при одно­временном увеличении коэффициента ширины колес \|/_Ья от быстроходной к тихоход­ной ступени. Ориентиро­вочные рекомендации по распределению переда­точных отношений приве­дены на рис. 8.38. График построен по условию ми­нимальной массы зубча­тых колес при одинако­вых или близких допуска­емых напряжениях во всех ступенях передачи (дополнительные сведе­ния см. [10]).

В первом приближении передаточные отношения выбирают в пределах заштрихованных зон. Окончательное решение принимают после оценки результатов расчета и вычерчивания конструктивной схемы редуктора.

§ 8.11. Коэффициент полезного действия, охлаждение и смазка

КПД зубчатой передачи

Л=/УЛ = 1-Л/Л,

где Р_{ и Р2 — мощности на входе и выходе; Р_г — мощность, потерянная в передаче.

В свою очередь,

Р_Г = Р₃+Р„ + Р_Т.

Здесь Р₃, Р_п, Р_г — соответственно мощности, потерянные на трение в зацеплении, трение в подшипниках, разбрызгивание и перемешивание масла (так называемые гидравлические потери).

Обозначив \|/₃ ⁼ Р₃! Р\—коэффициент потерь в зацеплении, 11/п = Л,/Л—коэффициент потерь в подшипниках, \)/_г = Р_г/Р₁ —коэффициент гидравлических потерь, можно записать

Л = 1-('1'э + '1'п + '1'г) ИЛИ Л = ЛзЛпЛг- (8.51)*

Потери в зацеплении составляют обычно главную часть потерь передачи. Значение \|/₃ для некорригированных зацеп­лений можно приближенно оценить по формуле

ф, = 2,3/(1/_г1±1/2₂), (8.52)

где /~0,06...0,1—коэффициент трения в зацеплении; знак « + »—для наружного, а « —»—для внутреннего зацепления. Средние ориентировочные значения \|/₃ = 0,015...0,03. Сумма \)/_п + ф_г~0,015.. .0,03.

Раздельное измерение потерь связано с большими труд­ностями. Поэтому на практике обычно определяют суммарные потери в передаче. Для приближенных расчетов можно ис­пользовать следующие ориентировочные значения КПД одной ступени зубчатого редуктора на подшипниках качения при номинальной нагрузке:

Тип передачи	Закрытые передачи при жидкой смазке и степени точности.		Открытые при густой смазке
	6-й и 7-й	8-й и 9-й
Цилиндрическая Коническая	0,99...0,98 0,98.. 0,96	0,975...0,97 0,96...0,95	0,96...0,95 0,95...0,94

* При записи второй формулы (8.51) учтено, что мощность последователь­но уменьшается до Р₁ т),, затем /\г|,Лп ^и ЛЛ^пЛ^^^Л Л-

В многоступенчатых передачах

Л = г|,г|2- (8.53)

Например, для передачи по рис. 8.43 г| %0,97 0,97 = 0,94; для передачи по рис. 8.44 г|»0,96 0,97 = 0,93.

Приведенные ниже значения справедливы при работе пере­дачи в зоне расчетной нагрузки. При уменьшении полезной нагрузки КПД снижается и становится равным нулю при холостом ходе. Это связано с возрастанием относительного значения так называемых постоянных потерь, не зависящих от полезной нагрузки. К ним относятся гидравлические потери, потери в уплотнениях подшипниковых узлов и т. п. Работа, потерянная в редукторе, превращается в теплоту и при неблагоприятных условиях охлаждения и смазки может вызвать перегрев редуктора. Вопросы теплового расчета, охлаждения и смазки являются общими для зубчатых и червячных передач. Поэтому они излагаются совместно в § 9.9.