, (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.