Quelles sont les pertes dans la boîte de vitesses ? Université technique d'État de Moscou nommée d'après. N.E. Bauman. Détermination de l'efficacité des engrenages à vis sans fin

Travaux de laboratoire

Etude du rendement de la boîte de vitesses

1. Objet du travail

Détermination analytique du coefficient de performance (efficacité) d'un réducteur.

Détermination expérimentale de l'efficacité d'un réducteur à engrenages.

Comparaison et analyse des résultats obtenus.

2. Dispositions théoriques

Énergie fournie à un mécanisme sous forme de travailles forces motrices et les moments par cycle d'état stable sont consacrés à l'exécution d'un travail utileceux. travail des forces et des moments de résistance utiles, ainsi que pour effectuer des travauxassocié au dépassement des forces de frottement dans les paires cinématiques et des forces de résistance environnementales :. Significations et sont substitués dans cette équation et dans les suivantes en valeur absolue. Le rendement mécanique est le rapport

Ainsi, l'efficacité montre quelle proportion de l'énergie mécanique fournie à la machine est utilement dépensée pour effectuer le travail pour lequel la machine a été créée, c'est-à-dire est une caractéristique importante du mécanisme de la machine. Puisque les pertes par frottement sont inévitables, il est toujours. Dans l'équation (1) au lieu de travaux Et effectuées par cycle, vous pouvez substituer les valeurs moyennes des puissances correspondantes par cycle :

Une boîte de vitesses est un mécanisme à engrenages (y compris à vis sans fin) conçu pour réduire la vitesse angulaire de l'arbre de sortie par rapport à l'arbre d'entrée.

Rapport de vitesse angulaire d'entrée à la vitesse angulaire à la sortie appelé le rapport de transmission :

Pour la boîte de vitesses, l'équation (2) prend la forme

Ici T 2 Et T 1 – valeurs moyennes du couple sur les arbres de sortie (moment des forces résistantes) et d'entrée (moment des forces motrices) de la boîte de vitesses.

La détermination expérimentale de l'efficacité est basée sur la mesure des valeurs T 2 Et T 1 et calculer η à l'aide de la formule (4).

Lors de l'étude de l'efficacité d'une boîte de vitesses par facteurs, c'est-à-dire paramètres du système qui influencent la mesure valeur et peut être volontairement modifié au cours de l'expérience, sont le moment de résistance T 2 sur l'arbre de sortie et la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée de la boîte de vitessesn 1 .

Le principal moyen d'augmenter l'efficacité des boîtes de vitesses est de réduire les pertes de puissance, par exemple : en utilisant des systèmes de lubrification plus modernes qui éliminent les pertes dues au mélange et aux éclaboussures d'huile ; installation de roulements hydrodynamiques; conception de boîtes de vitesses avec les paramètres de transmission les plus optimaux.

L'efficacité de l'ensemble de l'installation est déterminée à partir de l'expression

Où – efficacité du réducteur ;

– efficacité des supports de moteurs électriques,;

– efficacité du couplage, ;

– efficacité des supports de freinage,.

L'efficacité globale d'un réducteur à plusieurs étages est déterminée par la formule :

Où – Efficacité des engrenages avec une qualité de fabrication moyenne et une lubrification périodique,;

– L'efficacité d'une paire de roulements dépend de leur conception, de la qualité de leur assemblage, de la méthode de chargement et est prise approximativement(pour une paire de roulements) et(pour une paire de paliers lisses) ;

– L’efficacité prenant en compte les pertes dues aux éclaboussures et au mélange d’huile est approximativement acceptée= 0,96;

k– nombre de paires de roulements ;

n– nombre de paires d'engrenages.

3. Description de l'objet de recherche, des instruments et des instruments

Ce travail de laboratoire est réalisé sur une installation DP-3A, qui permet de déterminer expérimentalement l'efficacité d'un réducteur. L'installation DP-3A (Figure 1) est montée sur un socle en métal moulé 2 et se compose d'un ensemble moteur électrique 3 (source d'énergie mécanique) avec un tachymètre 5, d'un dispositif de charge 11 (consommateur d'énergie), d'une boîte de vitesses en test 8 et les accouplements élastiques 9.

Figure 1. Schéma de principe de l'installation du DP-3A

Le dispositif de chargement 11 est un frein à poudre magnétique qui simule la charge de travail de la boîte de vitesses. Le stator du dispositif de charge est un électro-aimant dans l'entrefer magnétique duquel est placé un cylindre creux avec un rouleau (le rotor du dispositif de charge). La cavité interne du dispositif de chargement est remplie d'une masse constituée d'un mélange de poudre de carbonyle et d'huile minérale.

Deux régulateurs : les potentiomètres 15 et 18 permettent de régler respectivement la vitesse de l'arbre du moteur électrique et la quantité de couple de freinage du dispositif de charge. La vitesse de rotation est contrôlée à l'aide d'un tachymètre5.

L'ampleur du couple sur les arbres du moteur électrique et du frein est déterminée à l'aide de dispositifs comprenant un ressort plat6 et des indicateurs à cadran7,12. Les supports 1 et 10 sur roulements offrent la possibilité de faire tourner le stator et le rotor (à la fois le moteur et le frein) par rapport à la base.

Ainsi, lorsque le courant électrique est fourni (allumer l'interrupteur à bascule 14, le voyant 16 s'allume) dans l'enroulement statorique du moteur électrique, le rotor reçoit un couple, et le stator reçoit un couple réactif égal au couple et dirigé dans la direction opposée. Dans ce cas, le stator sous l'action du couple réactif s'écarte (moteur équilibré) de sa position d'origine en fonction de l'importance du couple de freinage sur l'arbre mené de la boîte de vitessesT 2 . Ces mouvements angulaires du carter du stator du moteur électrique sont mesurés par le nombre de divisions P. 1 , vers lequel la flèche indicatrice dévie7.

En conséquence, lorsque le courant électrique est fourni (allumer l'interrupteur à bascule 17) à l'enroulement de l'électro-aimant, le mélange magnétique résiste à la rotation du rotor, c'est-à-dire crée un couple de freinage sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, enregistré par un dispositif similaire (indicateur 12), indiquant l'ampleur de la déformation (nombre de divisions P. 2) .

Les ressorts des instruments de mesure sont pré-tarés. Leurs déformations sont proportionnelles à l'ampleur des couples sur l'arbre du moteur électrique T 1 et arbre de sortie de boîte de vitessesT 2 , c'est-à-dire les grandeurs du moment des forces motrices et du moment des forces de résistance (freinage).

La boîte de vitesses8 est constituée de six paires d'engrenages identiques montées sur roulements à billes dans le carter.

Le schéma cinématique de l'installation DP 3A est représenté sur la figure 2, UN Les principaux paramètres d'installation sont donnés dans le tableau 1.

Tableau 1. Caractéristiques techniques de l'installation

Nom du paramètre	Désignation de la lettre quantités	Signification
Nombre de paires d'engrenages droits dans la boîte de vitesses	n
Rapport de démultiplication	toi
module de transmission, mm	m
Couple nominal sur l'arbre moteur, Nmm	T 1
Couple de freinage sur l'arbre de frein, Nmm	T 2	jusqu'à 3000
Nombre de tours de l'arbre du moteur électrique, tr/min	n 1	1000

Riz. 2. Schéma cinématique de l'installation DP-3A

1 - moteur électrique ; 2 – accouplement ; 3 – boîte de vitesses ; 4 – frein.

4. Méthodologie de recherche et traitement des résultats

4.1 La valeur expérimentale du rendement de la boîte de vitesses est déterminée par la formule :

Où T 2 – moment des forces résistantes (couple sur l'arbre de frein), Nmm;

T 1 – moment des forces motrices (couple sur l'arbre du moteur électrique), Nmm;

toi– rapport de démultiplication du réducteur ;

– efficacité de l'accouplement élastique ;= 0,99;

– efficacité des roulements sur lesquels sont installés le moteur électrique et le frein ;= 0,99.

4.2. Les tests expérimentaux consistent à mesurer le couple sur l'arbre du moteur à une vitesse de rotation donnée. Dans ce cas, certains couples de freinage sont créés séquentiellement sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses en fonction des relevés de l'indicateur correspondant12.

Lors de la mise en marche du moteur électrique avec l'interrupteur à bascule 14 (Figure 1), le stator du moteur soutenez-le avec votre main pour éviter de heurter le ressort.

Activez le frein avec l'interrupteur à bascule 17, après quoi les flèches indicatrices sont mises à zéro.

À l'aide du potentiomètre 15, réglez le nombre de tours d'arbre moteur requis sur le tachymètre, par exemple 200 (tableau 2).

Le potentiomètre 18 crée des couples de freinage sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses T 2 correspondant aux lectures de l'indicateur 12.

Enregistrez les lectures de l'indicateur7 pour déterminer le couple sur l'arbre du moteur T 1 .

Après chaque série de mesures à une vitesse, les potentiomètres 15 et 18 sont déplacés vers leur position extrême anti-horaire.

Vitesse de rotationn 1 arbre moteur électrique, tr/min	Lectures de l'indicateur 12, P. 2
200, 350, 550, 700	120, 135, 150, 165, 180, 195
850, 1000	100, 105, 120, 135, 150, 160

4.3. En modifiant la charge sur le frein avec le potentiomètre 18 et sur le moteur avec le potentiomètre 15 (voir Figure 1), avec une vitesse de rotation constante du moteur, enregistrez cinq lectures d'indicateur 7 et 12 ( P. 1 et P. 2) dans le tableau 3.

Tableau 3. Résultats des tests

Nombre de tours de l'arbre du moteur électrique,n 1 , tr/min

Lectures des indicateurs 7 P. 1

Couple sur l'arbre moteur, Nmm

Lectures des indicateurs 12 P. 2

Couple sur l'arbre de frein, Nmm

Efficacité expérimentale,

1. Objet du travail

Etude de l'efficacité des boîtes de vitesses dans diverses conditions de chargement.

2. Description de l'installation

Pour étudier le fonctionnement de la boîte de vitesses, un appareil DP3M est utilisé. Il se compose des composants principaux suivants (Fig. 1) : boîte de vitesses testée 5, moteur électrique 3 avec tachymètre électronique 1, dispositif de charge 6, dispositif de mesure de couple 8, 9. Tous les composants sont montés sur une base 7.

Le boîtier du moteur électrique est articulé dans deux supports 2 de manière à ce que l'axe de rotation de l'arbre du moteur électrique coïncide avec l'axe de rotation du boîtier. Le carter du moteur est protégé contre la rotation circulaire par un ressort plat 4.

La boîte de vitesses se compose de six engrenages droits identiques avec un rapport de démultiplication de 1,71 (Fig. 2). Le réducteur 19 est monté sur un axe fixe 20 sur un support à roulement à billes. La conception des blocs 16, 17, 18 est similaire à celle du bloc 19. Le couple est transmis de la roue 22 à l'arbre 21 via une clavette.

Le dispositif de charge est un frein à poudre magnétique dont le principe de fonctionnement repose sur la propriété d'un milieu magnétisé de résister au mouvement des corps ferromagnétiques qui s'y trouvent. Un mélange liquide d'huile minérale et de poudre d'acier est utilisé comme milieu magnétisable.

Les appareils de mesure du couple et du couple de freinage sont constitués de ressorts plats qui créent respectivement des couples réactifs pour le moteur électrique et le dispositif de charge. Les jauges de contrainte connectées à l'amplificateur sont collées sur les ressorts plats.

Sur la partie avant de la base de l'appareil se trouve un panneau de commande : bouton d'alimentation de l'appareil « Réseau » 11 ; bouton d'alimentation pour le circuit d'excitation du dispositif de charge « Load » 13 ; bouton de commutation du moteur électrique « Moteur » 10 ; bouton de commande de vitesse du moteur électrique « Contrôle de vitesse » 12 ; bouton de régulation du courant d'excitation du dispositif de charge 14 ; trois ampèremètres 8, 9, 15 pour mesurer respectivement la fréquence n, l'instant M 1, l'instant M 2.

Riz. 1. Schéma d'installation

Riz. 2. Boîte de vitesses en test

Caractéristiques techniques de l'appareil DP3M :

3. Dépendances de calcul

La détermination de l'efficacité de la boîte de vitesses est basée sur la mesure simultanée des couples sur les arbres d'entrée et de sortie de la boîte de vitesses à une vitesse stabilisée. Dans ce cas, le rendement de la boîte de vitesses est calculé à l'aide de la formule :

= , (1)

où M 2 est le moment créé par le dispositif de charge, N×m ; M 1 – couple développé par le moteur électrique, N×m ; u – rapport de démultiplication de la boîte de vitesses.

4. Bon de travail

Dans un premier temps, à vitesse de rotation constante donnée du moteur électrique, le rendement de la boîte de vitesses est étudié en fonction du couple créé par le dispositif de charge.

Tout d'abord, l'entraînement électrique est activé et le bouton de contrôle de vitesse est utilisé pour régler la vitesse de rotation souhaitée. Le bouton de réglage du courant d'excitation du dispositif de charge est réglé sur la position zéro. Le circuit de puissance d'excitation est activé. En tournant doucement le bouton de réglage de l'excitation, la première des valeurs spécifiées du couple de charge sur l'arbre de la boîte de vitesses est réglée. Le bouton de contrôle de vitesse maintient la vitesse de rotation spécifiée. Les microampèremètres 8, 9 (Fig. 1) enregistrent les moments sur l'arbre du moteur et le dispositif de charge. En ajustant davantage le courant d'excitation, le couple de charge est augmenté jusqu'à la valeur spécifiée suivante. En gardant la vitesse de rotation constante, déterminez les valeurs suivantes de M 1 et M 2.

Les résultats de l'expérience sont inscrits dans le tableau 1 et un graphique de la dépendance = f(M 2) à n = const est tracé (Fig. 4).

Dans un deuxième temps, pour un couple de charge constant donné M 2, le rendement de la boîte de vitesses est étudié en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique.

Le circuit de puissance d'excitation est activé et le bouton de réglage du courant d'excitation est utilisé pour régler la valeur de couple spécifiée sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses. Le bouton de contrôle de vitesse définit une plage de vitesses de rotation (du minimum au maximum). Pour chaque mode de vitesse, un couple de charge constant M 2 est maintenu et le couple sur l'arbre du moteur M 1 est enregistré à l'aide du microampèremètre 8 (Fig. 1).

Les résultats de l'expérience sont inscrits dans le tableau 2 et un graphique de la dépendance = f(n) à M 2 = const est tracé (Fig. 4).

5. Conclusion

Il est expliqué en quoi consistent les pertes de puissance dans un entraînement par engrenages et comment l'efficacité d'une boîte de vitesses à plusieurs étages est déterminée.

Les conditions permettant d'augmenter l'efficacité de la boîte de vitesses sont répertoriées. Une justification théorique des graphiques obtenus est donnée = f(M 2) ; = f(n).

6. Préparation du rapport

– Préparez une page de titre (voir exemple page 4).

– Dessiner un schéma cinématique de la boîte de vitesses.

Préparez et remplissez le tableau. 1.

Tableau 1

à partir du moment créé par le dispositif de chargement

– Construire un graphe de dépendance

Riz. 4. Graphique de dépendance = f(M 2) à n = const

Préparez et remplissez le tableau. 2.

Tableau 2

Résultats d'une étude du rendement des boîtes de vitesses en fonction de

de la vitesse du moteur électrique

– Construire un graphe de dépendance.

n, min -1

Riz. 5. Graphique de dépendance = f(n) à M 2 = const

Donnez une conclusion (voir paragraphe 5).

Questions de sécurité

1. Décrivez la conception du dispositif DPZM, de quels principaux composants se compose-t-il ?

2. Quelles pertes de puissance se produisent dans la transmission à engrenages et quelle est son efficacité ?

3. Comment les caractéristiques des engrenages telles que la puissance, le couple et la vitesse de rotation changent-elles de l'arbre d'entraînement à l'arbre mené ?

4. Comment le rapport de démultiplication et l'efficacité d'une boîte de vitesses à plusieurs étages sont-ils déterminés ?

5. Énumérez les conditions qui permettent d'augmenter l'efficacité de la boîte de vitesses.

6. L'ordre de travail lors de l'étude de l'efficacité de la boîte de vitesses en fonction du couple fourni par le dispositif de charge.

7. L'ordre de travail lors de l'étude de l'efficacité de la boîte de vitesses en fonction du régime moteur.

8. Donnez une explication théorique des graphiques résultants = f(M 2) ; = f(n).

Bibliographie

1. Reshetov, D. N. Pièces de machines : - un manuel pour les étudiants en génie mécanique et spécialités mécaniques des universités / D. N. Reshetov. – M. : Mashinostroenie, 1989. – 496 p.

2. Ivanov, M. N. Pièces de machines : - un manuel pour les étudiants des établissements d'enseignement technique supérieur / M. N. Ivanov. – 5e éd., révisée. – M. : Ecole Supérieure, 1991. – 383 p.

TRAVAUX DE LABORATOIRE N°8

Cet article contient des informations détaillées sur la sélection et le calcul d'un motoréducteur. Nous espérons que les informations fournies vous seront utiles.

Lors du choix d'un modèle spécifique de motoréducteur, les caractéristiques techniques suivantes sont prises en compte :

• type de boîte de vitesses ;
• pouvoir;
• vitesse de sortie ;
• rapport de démultiplication ;
• conception des arbres d'entrée et de sortie ;
• type d'installation;
• fonctions supplémentaires.

Type de boîte de vitesses

La présence d'un schéma cinématique d'entraînement simplifiera le choix du type de boîte de vitesses. Structurellement, les boîtes de vitesses sont divisées dans les types suivants :

Ver à une seule étape avec une disposition d'arbres d'entrée/sortie croisés (angle 90 degrés).

Ver en deux étapes avec disposition perpendiculaire ou parallèle des axes des arbres d'entrée/sortie. En conséquence, les axes peuvent être situés dans différents plans horizontaux et verticaux.

Cylindrique horizontal avec disposition parallèle des arbres d'entrée/sortie. Les axes sont dans le même plan horizontal.

Coaxial cylindrique à n'importe quel angle. Les axes des arbres sont situés dans le même plan.

DANS conique-cylindrique Dans la boîte de vitesses, les axes des arbres d'entrée/sortie se croisent à un angle de 90 degrés.

IMPORTANT!
L'emplacement spatial de l'arbre de sortie est critique pour un certain nombre d'applications industrielles.

• La conception des réducteurs à vis sans fin leur permet d'être utilisés dans n'importe quelle position de l'arbre de sortie.
• L'utilisation de modèles cylindriques et coniques est souvent possible dans le plan horizontal. Avec les mêmes caractéristiques de poids et de dimensions que les réducteurs à vis sans fin, le fonctionnement des unités cylindriques est plus économiquement réalisable en raison d'une augmentation de la charge transmise de 1,5 à 2 fois et d'un rendement élevé.

Tableau 1. Classification des boîtes de vitesses par nombre d'étages et type de transmission

Type de boîte de vitesses	Nombre d'étapes	Type de transmission	Localisation des axes
Cylindrique	1	Un ou plusieurs cylindres	Parallèle
	2		Parallèle/coaxial
	3
	4		Parallèle
Conique	1	Conique	Sécante
Conique-cylindrique	2	Conique Cylindrique (un ou plusieurs)	Croisement/croisement
	3
	4
Ver	1	Ver (un ou deux)	Croisement
	1		Parallèle
Ver cylindrique ou ver cylindrique	2	Cylindrique (un ou deux) Ver (un)	Croisement
	3
Planétaire	1	Deux engrenages centraux et satellites (pour chaque étage)	Coaxial
	2
	3
Cylindrique-planétaire	2	Cylindrique (un ou plusieurs)	Parallèle/coaxial
	3
	4
Cône-planétaire	2	Conique (simple) Planétaire (un ou plusieurs)	Sécante
	3
	4
Ver-planétaire	2	Ver (un) Planétaire (un ou plusieurs)	Croisement
	3
	4
Vague	1	Vague (une)	Coaxial

Rapport de démultiplication [I]

Le rapport de démultiplication est calculé à l'aide de la formule :

je = N1/N2

Où
N1 – vitesse de rotation de l'arbre (tr/min) à l'entrée ;
N2 – vitesse de rotation de l'arbre (tr/min) à la sortie.

La valeur obtenue dans les calculs est arrondie à la valeur spécifiée dans les caractéristiques techniques d'un type particulier de boîte de vitesses.

Tableau 2. Plage de rapports de démultiplication pour différents types de boîtes de vitesses

IMPORTANT!
La vitesse de rotation de l'arbre du moteur électrique et, par conséquent, de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses ne peut excéder 1 500 tr/min. La règle s'applique à tous les types de boîtes de vitesses, à l'exception des boîtes de vitesses cylindriques coaxiales avec des vitesses de rotation allant jusqu'à 3000 tr/min. Les constructeurs indiquent ce paramètre technique dans les caractéristiques récapitulatives des moteurs électriques.

Couple de boîte de vitesses

Couple de sortie– le couple sur l'arbre de sortie. La puissance nominale, le facteur de sécurité [S], la durée de vie estimée (10 000 heures) et le rendement de la boîte de vitesses sont pris en compte.

Couple nominal– couple maximal assurant une transmission sûre. Sa valeur est calculée en tenant compte du facteur de sécurité - 1 et de la durée de vie - 10 000 heures.

Couple maximal– le couple maximal que la boîte de vitesses peut supporter sous des charges constantes ou variables, un fonctionnement avec des démarrages/arrêts fréquents. Cette valeur peut être interprétée comme la charge de pointe instantanée en mode de fonctionnement de l'équipement.

Couple requis– couple, satisfaisant les critères du client. Sa valeur est inférieure ou égale au couple nominal.

Couple de conception– valeur nécessaire pour sélectionner une boîte de vitesses. La valeur estimée est calculée à l'aide de la formule suivante :

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

Où
Mr2 – couple requis ;
Sf – facteur de service (coefficient opérationnel) ;
Mn2 – couple nominal.

Coefficient opérationnel (facteur de service)

Le facteur de service (Sf) est calculé expérimentalement. Le type de charge, la durée de fonctionnement journalière et le nombre de démarrages/arrêts par heure de fonctionnement du motoréducteur sont pris en compte. Le coefficient de fonctionnement peut être déterminé à l'aide des données du tableau 3.

Tableau 3. Paramètres de calcul du facteur de service

Type de charge	Nombre de démarrages/arrêts, heure	Durée moyenne d'exploitation, jours
		<2	2-8	9-16h	17-24
Démarrage progressif, mode de fonctionnement statique, accélération de masse moyenne	<10	0,75	1	1,25	1,5
	10-50	1	1,25	1,5	1,75
	80-100	1,25	1,5	1,75	2
	100-200	1,5	1,75	2	2,2
Charge de démarrage modérée, mode variable, accélération de masse moyenne	<10	1	1,25	1,5	1,75
	10-50	1,25	1,5	1,75	2
	80-100	1,5	1,75	2	2,2
	100-200	1,75	2	2,2	2,5
Fonctionnement sous fortes charges, mode alterné, forte accélération de masse	<10	1,25	1,5	1,75	2
	10-50	1,5	1,75	2	2,2
	80-100	1,75	2	2,2	2,5
	100-200	2	2,2	2,5	3

Puissance motrice

Une puissance d'entraînement correctement calculée aide à surmonter la résistance de frottement mécanique qui se produit lors des mouvements linéaires et de rotation.

La formule élémentaire de calcul de la puissance [P] est le calcul du rapport force/vitesse.

Pour les mouvements de rotation, la puissance est calculée comme le rapport du couple aux tours par minute :

P = (MxN)/9550

Où
M – couple ;
N – nombre de tours/min.

La puissance de sortie est calculée à l'aide de la formule :

P2 = P x Sf

Où
P – puissance ;
Sf – facteur de service (facteur opérationnel).

IMPORTANT!
La valeur de la puissance d'entrée doit toujours être supérieure à la valeur de la puissance de sortie, ce qui se justifie par les pertes d'engrènement :

P1 > P2

Les calculs ne peuvent pas être effectués en utilisant une puissance d'entrée approximative, car les efficacités peuvent varier considérablement.

Facteur d'efficacité (efficacité)

Considérons le calcul de l'efficacité en utilisant l'exemple d'une boîte de vitesses à vis sans fin. Il sera égal au rapport entre la puissance mécanique de sortie et la puissance d'entrée :

ñ [%] = (P2/P1) x 100

Où
P2 – puissance de sortie ;
P1 – puissance d’entrée.

IMPORTANT!
Dans les réducteurs à vis sans fin P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Plus le rapport de transmission est élevé, plus le rendement est faible.

L'efficacité dépend de la durée de fonctionnement et de la qualité des lubrifiants utilisés pour la maintenance préventive du motoréducteur.

Tableau 4. Efficacité d'un réducteur à vis sans fin à un étage

Rapport de démultiplication	Efficacité à w, mm
	40	50	63	80	100	125	160	200	250
8,0	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94	0,95	0,96
10,0	0,87	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94	0,95
12,5	0,86	0,87	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94
16,0	0,82	0,84	0,86	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93
20,0	0,78	0,81	0,84	0,86	0,87	0,88	0,89	0,90	0,91
25,0	0,74	0,77	0,80	0,83	0,84	0,85	0,86	0,87	0,89
31,5	0,70	0,73	0,76	0,78	0,81	0,82	0,83	0,84	0,86
40,0	0,65	0,69	0,73	0,75	0,77	0,78	0,80	0,81	0,83
50,0	0,60	0,65	0,69	0,72	0,74	0,75	0,76	0,78	0,80

Tableau 5. Efficacité des engrenages houlomoteurs

Tableau 6. Efficacité des réducteurs

Versions antidéflagrantes des motoréducteurs

Les motoréducteurs de ce groupe sont classés selon le type de conception antidéflagrante :

• « E » – unités avec un degré de protection accru. Peut être utilisé dans n’importe quel mode de fonctionnement, y compris les situations d’urgence. Une protection renforcée empêche la possibilité d'inflammation des mélanges et des gaz industriels.
• « D » – boîtier antidéflagrant. Le boîtier des unités est protégé de la déformation en cas d'explosion du motoréducteur lui-même. Ceci est obtenu grâce à ses caractéristiques de conception et à son étanchéité accrue. Les équipements de classe de protection contre les explosions « D » peuvent être utilisés à des températures extrêmement élevées et avec n'importe quel groupe de mélanges explosifs.
• « I » – circuit intrinsèquement sûr. Ce type de protection contre les explosions assure le maintien d'un courant antidéflagrant dans le réseau électrique, en tenant compte des conditions spécifiques d'application industrielle.

Indicateurs de fiabilité

Les indicateurs de fiabilité des motoréducteurs sont donnés dans le tableau 7. Toutes les valeurs sont données pour un fonctionnement à long terme à charge nominale constante. Le motoréducteur doit fournir 90% de la ressource indiquée dans le tableau même en mode surcharge de courte durée. Ils se produisent lorsque l'équipement démarre et que le couple nominal est dépassé au moins deux fois.

Tableau 7. Durée de vie des arbres, roulements et boîtes de vitesses

Pour toute question concernant le calcul et l'achat de motoréducteurs de différents types, veuillez contacter nos spécialistes. Vous pouvez vous familiariser avec le catalogue de motoréducteurs à vis sans fin, cylindriques, planétaires et ondulatoires proposé par la société Tekhprivod.

Romanov Sergueï Anatolievitch,
chef du département mécanique
Entreprise Tekhprivod.

Autres matériaux utiles :

Une boîte de vitesses à vis sans fin est l'une des classes de boîtes de vitesses mécaniques. Les boîtes de vitesses sont classées selon le type de transmission mécanique. La vis qui constitue la base de l'engrenage à vis sans fin ressemble en apparence à une vis sans fin, d'où son nom.

Motoréducteur est une unité composée d'une boîte de vitesses et d'un moteur électrique, contenus dans une seule unité. Moteur à engrenage à vis sans fincréé afin de fonctionner comme moteur électromécanique dans diverses machines à usage général. Il est à noter que ce type d'équipement fonctionne parfaitement sous des charges constantes et variables.

Dans une boîte de vitesses à vis sans fin, l'augmentation du couple et la diminution de la vitesse angulaire de l'arbre de sortie se produisent en convertissant l'énergie contenue dans la vitesse angulaire élevée et le faible couple sur l'arbre d'entrée.

Des erreurs dans le calcul et la sélection de la boîte de vitesses peuvent entraîner sa défaillance prématurée et, par conséquent, dans le meilleur des cas à des pertes financières.

Par conséquent, le travail de calcul et de sélection d'une boîte de vitesses doit être confié à des spécialistes de la conception expérimentés qui prendront en compte tous les facteurs depuis l'emplacement de la boîte de vitesses dans l'espace et les conditions de fonctionnement jusqu'à sa température de chauffage pendant le fonctionnement. Après avoir confirmé cela par des calculs appropriés, le spécialiste assurera la sélection de la boîte de vitesses optimale pour votre entraînement spécifique.

La pratique montre qu'une boîte de vitesses correctement sélectionnée offre une durée de vie d'au moins 7 ans - pour les boîtes de vitesses à vis sans fin et de 10 à 15 ans pour les boîtes de vitesses droites.

La sélection de toute boîte de vitesses s'effectue en trois étapes :

1. Sélection du type de boîte de vitesses

2. Sélection de la taille (taille standard) de la boîte de vitesses et de ses caractéristiques.

3. Calculs de vérification

1. Sélection du type de boîte de vitesses

1.1 Données initiales :

Schéma cinématique de l'entraînement indiquant tous les mécanismes reliés à la boîte de vitesses, leur disposition spatiale les uns par rapport aux autres, indiquant les emplacements de montage et les modalités de montage de la boîte de vitesses.

1.2 Détermination de l'emplacement des axes des arbres de boîte de vitesses dans l'espace.

Réducteurs hélicoïdaux :

Les axes des arbres d'entrée et de sortie de la boîte de vitesses sont parallèles l'un à l'autre et se situent dans un seul plan horizontal : une boîte de vitesses à engrenage droit horizontal.

Les axes des arbres d'entrée et de sortie de la boîte de vitesses sont parallèles l'un à l'autre et se situent dans un seul plan vertical : une boîte de vitesses à engrenage droit vertical.

Les axes des arbres d'entrée et de sortie de la boîte de vitesses peuvent être dans n'importe quelle position spatiale, tandis que ces axes se trouvent sur la même ligne droite (coïncident) - une boîte de vitesses cylindrique ou planétaire coaxiale.

Réducteurs à hélice conique :

Les axes des arbres d'entrée et de sortie de la boîte de vitesses sont perpendiculaires l'un à l'autre et se situent dans un seul plan horizontal.

Réducteurs à vis sans fin :

Les axes des arbres d'entrée et de sortie de la boîte de vitesses peuvent être dans n'importe quelle position spatiale, alors qu'ils se croisent à un angle de 90 degrés et ne se trouvent pas dans le même plan - une boîte de vitesses à vis sans fin à un étage.

Les axes des arbres d'entrée et de sortie de la boîte de vitesses peuvent être dans n'importe quelle position spatiale, alors qu'ils sont parallèles l'un à l'autre et ne se trouvent pas dans le même plan, ou ils se croisent à un angle de 90 degrés l'un par rapport à l'autre et ne se trouvent pas dans le même plan - une boîte de vitesses à deux étages.

1.3 Détermination de la méthode de fixation, de la position de montage et de l'option de montage de la boîte de vitesses.

Le mode de fixation du réducteur et la position de montage (montage sur la fondation ou sur l'arbre mené du mécanisme d'entraînement) sont déterminés en fonction des caractéristiques techniques indiquées dans le catalogue de chaque réducteur individuellement.

L'option de montage est déterminée selon les schémas donnés dans le catalogue. Les schémas des « Options de montage » sont donnés dans la section « Désignation des boîtes de vitesses ».

1.4 De plus, lors du choix d'un type de boîte de vitesses, les facteurs suivants peuvent être pris en compte

1) Niveau sonore

• le plus bas - pour les réducteurs à vis sans fin
• le plus élevé - pour les réducteurs hélicoïdaux et coniques

2) Efficacité

• le plus élevé concerne les réducteurs planétaires et droits à un étage
• le plus bas concerne les engrenages à vis sans fin, en particulier ceux à deux étages

Les réducteurs à vis sans fin sont utilisés de préférence dans des modes de fonctionnement répétés et à court terme

3) Consommation de matière pour les mêmes valeurs de couple sur un arbre lent

• le plus bas est pour un étage planétaire unique

4) Dimensions avec les mêmes rapports de démultiplication et couples :

• les plus grands axiaux sont pour coaxiaux et planétaires
• le plus grand dans la direction perpendiculaire aux axes - pour les cylindriques
• le plus petit radial - au planétaire.

5) Coût relatif frotter/(Nm) pour les mêmes entraxes :

• le plus haut est pour les coniques
• le plus bas est pour les planétaires

2. Sélection de la taille (taille standard) de la boîte de vitesses et de ses caractéristiques

2.1. Données initiales

Schéma cinématique du variateur contenant les données suivantes :

• type de machine d'entraînement (moteur);
• couple requis sur l'arbre de sortie T requis, Nm, ou puissance du système de propulsion P requise, kW ;
• vitesse de rotation de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses nin, tr/min ;
• vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boîte de vitesses n out, tr/min ;
• la nature de la charge (uniforme ou inégale, réversible ou non réversible, présence et ampleur de surcharges, présence de chocs, impacts, vibrations) ;
• durée de fonctionnement requise de la boîte de vitesses en heures ;
• travail quotidien moyen en heures ;
• nombre de démarrages par heure ;
• durée de mise en marche avec charge, rapport cyclique % ;
• conditions environnementales (température, conditions d'évacuation de la chaleur) ;
• Durée d'allumage en charge ;
• charge radiale en porte-à-faux appliquée au milieu de la partie d'atterrissage des extrémités de l'arbre de sortie F out et de l'arbre d'entrée F in ;

2.2. Lors du choix de la taille de la boîte de vitesses, les paramètres suivants sont calculés :

1) Rapport de démultiplication

U= n entrée / n sortie (1)

Le plus économique est de faire fonctionner la boîte de vitesses à une vitesse d'entrée inférieure à 1 500 tr/min, et pour un fonctionnement prolongé et sans problème de la boîte de vitesses, il est recommandé d'utiliser une vitesse d'arbre d'entrée inférieure à 900 tr/min.

Le rapport de démultiplication est arrondi dans le sens requis au nombre le plus proche selon le tableau 1.

À l'aide du tableau, les types de boîtes de vitesses qui satisfont à un rapport de démultiplication donné sont sélectionnés.

2) Couple estimé sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses

T calc =T requis x K rez, (2)

T requis - couple requis sur l'arbre de sortie, Nm (données initiales ou formule 3)

Mode K - coefficient de mode de fonctionnement

Avec une puissance connue du système propulsif :

T requis = (P requis x U x 9 550 x efficacité)/n entrée, (3)

P requis - puissance du système de propulsion, kW

nin - vitesse de rotation de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses (à condition que l'arbre du système de propulsion transmette directement la rotation à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses sans engrenage supplémentaire), tr/min

U - rapport de démultiplication, formule 1

Efficacité - efficacité de la boîte de vitesses

Le coefficient de mode de fonctionnement est défini comme le produit des coefficients :

Pour les réducteurs :

K dir = K 1 x K 2 x K 3 x K PV x K rév (4)

Pour les réducteurs à vis sans fin :

K dir = K 1 x K 2 x K 3 x K PV x K rév x K h (5)

K 1 - coefficient du type et caractéristiques du système de propulsion, tableau 2

K 2 - coefficient de durée de fonctionnement tableau 3

K 3 - coefficient du nombre de départs tableau 4

K PV - coefficient de durée de commutation tableau 5

K rev - coefficient de réversibilité, avec fonctionnement non réversible K rev = 1,0 avec fonctionnement inverse K rev = 0,75

Kh est un coefficient qui prend en compte la localisation de la paire de vers dans l'espace. Lorsque la vis sans fin est située sous la roue, K h = 1,0, lorsqu'elle est située au-dessus de la roue, K h = 1,2. Lorsque la vis sans fin est située du côté de la roue, K h = 1,1.

3) Charge radiale estimée en porte-à-faux sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses

F out.calc = F out x mode K, (6)

Fout - charge radiale en porte-à-faux appliquée au milieu de la partie d'atterrissage des extrémités de l'arbre de sortie (données initiales), N

Mode K - coefficient de mode de fonctionnement (formule 4.5)

3. Les paramètres de la boîte de vitesses sélectionnée doivent satisfaire aux conditions suivantes :

1) T nom > T calc, (7)

Tnom - couple nominal sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, indiqué dans ce catalogue dans les spécifications techniques de chaque boîte de vitesses, Nm

T calc - couple calculé sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses (formule 2), Nm

2) Fnom > Fout.calc (8)

F - charge nominale en porte-à-faux au milieu de la partie d'atterrissage des extrémités de l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, donnée dans les spécifications techniques de chaque boîte de vitesses, N.

F out.calc - charge radiale en porte-à-faux calculée sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses (formule 6), N.

3) Calcul de l'entrée P< Р терм х К т, (9)

Calcul d'entrée P - puissance estimée du moteur électrique (formule 10), kW

Terme R - puissance thermique dont la valeur est indiquée dans les caractéristiques techniques de la boîte de vitesses, kW

Kt - coefficient de température dont les valeurs sont données dans le tableau 6

La puissance nominale du moteur électrique est déterminée par :

Calcul d'entrée P = (T out x n out)/(9550 x efficacité), (10)

Tout - couple calculé sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses (formule 2), Nm

n out - vitesse de l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, tr/min

Efficacité - facteur d'efficacité de la boîte de vitesses,

A) Pour les réducteurs hélicoïdaux :

• en une seule étape - 0,99
• en deux étapes - 0,98
• en trois étapes - 0,97
• quatre vitesses - 0,95

B) Pour les réducteurs à couple conique :

• en un seul étage - 0,98
• en deux étapes - 0,97

B) Pour les réducteurs à hélice conique - comme le produit des valeurs des parties coniques et cylindriques de la boîte de vitesses.

D) Pour les réducteurs à vis sans fin, le rendement est indiqué dans les spécifications techniques de chaque réducteur pour chaque rapport de démultiplication.

Nos chefs d'entreprise vous aideront à acheter une boîte de vitesses à vis sans fin, à connaître le coût de la boîte de vitesses, à sélectionner les bons composants et à vous aider avec les questions qui se posent pendant le fonctionnement.

Tableau 1

Tableau 2

Voiture leader	Générateurs, ascenseurs, compresseurs centrifuges, convoyeurs à charge uniforme, mélangeurs de substances liquides, pompes centrifuges, pompes à engrenages, pompes à vis, mécanismes à flèche, soufflantes, ventilateurs, dispositifs de filtration.	Usines de traitement des eaux, convoyeurs inégalement chargés, treuils, tambours de câbles, mécanismes de roulement, de rotation, de levage de grues, bétonnières, fours, arbres de transmission, fraises, concasseurs, broyeurs, équipements pour l'industrie pétrolière.	Poinçonneuses, appareils vibrants, scieries, cribles, compresseurs monocylindres.	Équipements pour la production de produits en caoutchouc et en plastique, machines à mélanger et équipements pour le laminage de formes.
Moteur électrique, turbine à vapeur
Moteurs à combustion interne 4, 6 cylindres, moteurs hydrauliques et pneumatiques
Moteurs à combustion interne 1, 2, 3 cylindres

Tableau 3

Tableau 4

Tableau 5

Tableau 6

refroidissement	Température ambiante, C o	Durée de mise en marche, rapport cyclique %.
Boîte de vitesses sans outsider refroidissement.
Réducteur avec spirale de refroidissement par eau.