Расчет КПД редуктора в общем виде

_,                                                                       (1.1)

где – мощность на входе редуктора;

      – мощность на выходе редуктора;

      – потери мощности в зубчатой передаче.

где – потери мощности в зацеплении на трение;

– потери мощности в подшипниках;

– потери мощности гидравлические на перемешивание масла.

Обозначив

      - коэффициент потерь в зацеплении;

   - коэффициент потерь в подшипниках;

           - коэффициент гидравлических потерь,

запишем КПД зубчатой пары одноступенчатого редуктора в виде

 

 или ,                       (1.2)

где  - КПД одной зубчатой пары;

- КПД одной пары подшипников;

- кпд гидравлический.

   Окончательно КПД многоступенчатого цилиндрического редуктора

,                                          (1.3)

   где – число зубчатых передач в редукторе;

   – число пар подшипников в редукторе.

   Обычно потери в зацеплениях зубчатых передач составляют большую часть потерь в редукторе.

1.2. КПД одной зубчатой пары

       

Во время движения профили зубьев катятся и скользят один по другому. Основными потерями в зубчатом зацеплении являются потери на трение скольжения. Коэффициент потерь на трение в зацеплении определяется по формуле В.Н. Кудрявцева [3]:

 

,                    (1.4)

где   - коэффициент трения в зацеплении;

     - коэффициент трения материалов колес, определяемый экспериментально на машинах трения. Величину находят в соответствии с рис. 1.1 [3] в зависимости от суммы скоростей контактирующих точек относительно зоны контакта:

 

,

где - окружная скорость зубчатых колес в м/с.

 

Рис. 1.1 - Ориентировочные значения коэффициентов трения

для тяжело-нагруженного контакта

 

   Как следует из рис. 1.1 при м/с значения  

 

                                      , тогда

                                                            

        Таким образом, КПД зубчатой пары:

.                                           (1.5)

   Знак «-» относится к колесам с внутренним зацеплением.

1.3. КПД подшипников качения

 

Коэффициент полезного действия подшипников качения определяется, главным образом, потерями на трение качения. Коэффициент потерь на трение в двух подшипниках качения на входном валу передачи определяется из следующего выражения:

 

   где – потери мощности в подшипнике;

   – мощность на входном валу;

   – вращающий момент на входном валу;

– момент трения качения.

           Момент трения качения может быть представлен формулой аналогичной формуле для подшипников скольжения

 

,

где - радиальная нагрузка на подшипнике,

       - радиус внутреннего кольца подшипника (радиус цапфы вала),

      - приведенный к валу коэффициент трения, принимаемый по [1]:

  = 0,001- 0,002 – для шарикоподшипников;

= 0,002 - 0,003 – для подшипников с цилиндрическими роликами;

= 0,004 - 0,008 – для подшипников с коническими роликами.

1.4. КПД пары подшипников

Для пары подшипников КПД определится как:

, (1.6)

где – диаметр цапфы вала (внутренний диаметр подшипника).

   При нормальных условиях эксплуатации КПД подшипников равен:

   - шариковых 0,995;

   - роликовых 0,99;

   - конических роликовых 0,985.