Что такое цилиндрический редуктор

Цилиндрические редукторы: виды, описание

Цилиндрические редукторы — промышленные механизмы, преобразующие высокую скорость вращения входного вала в низкую на выходном. Они состоят из корпуса, который обеспечивает безопасность и хорошую смазку и, соответственно, более высокий КПД. В корпусе цилиндрического редуктора размещены подшипники, зубчатые колеса.

Цилиндрический редуктор – набор элементов передачи, которые соединяются в последовательном порядке и помещаются в корпус. Предусмотрены входная, выходная валовые части, посредством различных соединений скрепляемые с рабочей установкой, мотором. Зубчатая передача имеет вид пары колес с зубцами, служащими для сцепления.

Данный редуктор за счет высокого коэффициента полезного действия и простоты передачи является одним из распространенных типов.

Принцип работы и характеристики

Когда вращение прикладывается на входной вал, рабочая часть, как и колесико с зубцами, закрепленное на ней, начинает двигаться. Цилиндрическая передача направляет усилие от колес вала входного типа на колесо, пребывающее с ним в сцеплении. Колеса могут иметь разные диаметры и число зубьев. При этом элемент с меньшим набором зубьев называют шестерней, а с большим — колесом. Момент вращения идет на промежуточный вал, а потом передается с него на выходной (если редуктор двухступенчатый).

Рабочие параметры редукторов:

• частота вращения валовых частей;
• КПД;
• мощность;
• соотношение передачи;
• Вид передач;
• число ступенек.

Передаточное соотношение представляет собой соотношение заданной скорости вращения двух основных валов.

Коэффициент полезного действия редуктора определяется как соотношение мощности двух валах. Расчет:

Виды редукторов

Цилиндрические редукторные механизмы могут классифицироваться по ряду признаков. Основные – виды резьбы, число ступеней, тип колес, пр. Например, с учетом вида колес редукторы бывают:

• косозубыми;
• прямозубыми;
• шевронными;
• криволинейными.

Прямозубые самые простые в изготовлении, но шумные – если сравнивать с теми же шевронными либо косозубыми. В результате сильных постоянных ударных нагрузок при контактировании парных соединений зубьев получается вибрация – главная причина сильного износа узла. Косозубого типа колесики более сложные, чем прямозубые, зато эксплуатационные параметры у них будут лучше. Это проявляется минимальным износом, малой шумностью, плавной работой.

С учетом характера расположения валов цилиндрические редукторы делятся на:

• перекрещивающиеся осевые;
• параллельноосевые.
• Виды по числу степеней:
• одноступенчатые;
• двухступенчатые;
• многоступенчатые.

Выбор числа ступеней зависит от величины передаточного числа, создаваемого редуктором. Путем разной компоновки ступеней в редукторе реально получить любое требуемое расположение валов на входе и выходе относительно друг друга.

Возможные варианты исполнения передачи в цилиндрическом редукторе:

• раздвоенная;
  развернутая;
• соосная.

Достоинства и недостатки

Каждый имеет определенные достоинства. Особенности учитывайте при выборе с учетом сферы применения.

• Малое выделение тепла и высокий КПД. Значительный КПД – причина того, что незначительная часть перемещаемой тепловой энергии утрачивается совсем и не может быть восстановлена. В итоге только небольшая часть ресурсов реально идет на обогрев деталей передачи, тепловыделение выходит незначительным. Данное преимущество позволит обойтись без монтажа дополнительной системы охлаждения, повысит надежность редуктора в эксплуатации.

• Способность осуществлять передачу значительных мощностей тоже важна. В силу определенных конструктивных параметров цилиндрические редукторы не заедают, выделяют немного тепла и оптимально подходят для передачи высоких мощностей. Если в определенных случаях теплопотери можно опустить – например, когда использование иного типа редуктора будет более выгодным или единственно возможным – то в габаритных агрегатах энергоэффективность играет важнейшее значение.

• Люфт выходного вала будет минимальным. Благодаря этому развивается отличная кинематическая точность, делающая возможным применение узлов в тех системах, где отклонения недопустимы.

• Вращение валов возможно в любую требуемую сторону. Эту и плюс и минус одновременно, зависит от условий использования. 100% обратимость вращений полезна, если нужно провернуть вал, и нежелательна в других случаях (для ее устранения можно установить тормоза, но это повлечет лишние финансовые, временные затраты, может создавать технические неудобства).

• Надежность в работе. Цилиндрический редуктор спокойно выдерживает частые запуски и остановки. Это объясняется невысоким трением момента скольжения цилиндрических передач и, соответственно, незначительным износом комплектующих. В отличие от более часто используемых редукторов червячного типа, цилиндрические не становятся менее надежными в том числе при частых пусках, остановках, пульсирующих нагрузках. Такой режим эксплуатации хоть и считается неблагоприятным, сложным, к преждевременному износу не приводит.

Недочетов всего два.

• Шумность в работе. Во время эксплуатации узлов создается много шума, поэтому планировать работы нужно в соответствующее время, оборудовать объекты производства на удалении от жилых.
• Ограниченное передаточное число. Передающий момент ступени зубчатых передач не следует делать более 6.3. Если этого недостаточно, используйте дополнительные наборы ступеней. Минус подхода – габариты узла резко возрастут, увеличится металлоемкость. Применение цилиндров-редукторов с увеличенным числом, которые имеют значительные габариты, как правило, просто нерационально.

Сфера применения

Редукторные механизмы цилиндрического типа являются самыми часто используемыми в своей категории и широко применяются в различных областях промышленности, в строительстве, машиностроении. Они являются основными рабочими деталями производственных измельчителей, станков деревообработки, бетономешалок, крановых тележек, конвейерных, строительных, общепромышленных систем, незаменимы в резке металлов. Основная причина – высокий КПД, что делает его эксплуатацию выгодным с экономической точки зрения.

П римеры наших редукторов

Межосевое расстояние, мм — 100;

Номинальный крутящий момент, Н*м — 250;

Номинальная радиальная нагрузка на валу, Н — 250/100

Номинальный крутящий момент на вы­ходном валу при длительной работе с постоянной нагрузкой Н*м — 315.

Допускаемый крутя­щий момент на вы­ходном валу при работе редуктора на повторно-кратковременных режимах. Н*м — 315.

КПД не менее — 97%.

Межосевое расстояние, мм — 250;

Максимальная частота вращения входного вала для передаточных чисел, об/мин -1500

КПД — 98%.

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Т, Нм — 71000

Номинальная частота вращения быст­роходного вала, с -1 (об/мин) — 12,5 (750)

Применяются в механизмах грузоподъемных машин, а также могут быть использованы для привода других машин в диапазоне передаточных чисел от 8 до 50 в повторно-кратковременных режимах нагружения.

Номинальные крутящий момент на выходном валу при длительной работе с постоянной нагрузкой, Н-м — 1250

Коэффициент полезного действия, %, не менее — 96

7. Редукторы вертикальные цилиндрические тип В400
Редукторы специальные цилиндрические трехступенчатые вертикальные В-400 предназначены для использования в подъемно-транспортном оборудовании в качестве привода механизмов передвижения крановых тележек и кранов, а также в качестве привода общего назначения.

Специалисты всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым цилиндрическим редукторам .

Виды редукторов

В современном оборудовании, как промышленном, так и бытовом, широко распространены механические редукторы. Они предназначены для изменения и передачи момента вращения от двигателя к исполнительным органам и отличаются по типу и конфигурациям в зависимости от выполняемых задач:

• уменьшить частоту вращения и увеличить вращающий момент;
• увеличить частоту вращения;
• изменить направление вращения;
• изменить угол оси выходного вала.

Основными характеристиками редукторов являются:

• максимальный крутящий момент;
• максимальная передаваемая мощность;
• передаточное число;
• максимальная скорость вращения (об/мин).
• габариты, в т.ч. и присоединтиельные размеры;
• расстояние от валов, до основных присоединительных поверхностей;
• масса.

Редукторы, повышающие скорость вращения на выходе, называются мультипликаторами. К примеру, в классической 5-ти ступенчатой КПП в автомобиле 5 передача зачастую имеет передаточное соотношение меньше 1, т.е. частота на выходе выше.

Основные виды:

Редукторы с цилиндрическими передачами

Данный тип редукторов является наиболее распространенным в промышленности. Они способны передавать большие мощности и крутящие моменты. Их КПД самый высокий среди остальных разновидностей. Они просты и надежны в эксплуатации, обладают большим ресурсом и плавностью хода. Относительно дешевые в производстве, т.к. используют распространенные и стандартизированные детали и конструкционные материалы. Передаточное отношение небольшое.

Передачи различают с прямыми зубьями, с косыми зубьями, шевронные и передачи Новикова. Косозубые передачи наиболее распространены в силу большей нагрузочной способности и плавности хода.

По расположению осей валов в пространстве выделяют следующие типы:

• с разнесенными осями;
• соосные;
• горизонтальные,
• вертикальные.

По числу ступеней разделяют одно- двух- и многоступенчатые редукторы.

Однако у цилиндрических редукторов есть и свои ограничения. Основное заключается в том, что оптимальное передаточное число на одну ступень не превышает i ≤ 5. Для большего соотношения необходимо увеличивать количество ступеней, что, безусловно, повлечет усложнение, удорожание и увеличение массогабаритных параметров.

Конические редукторы

Конические редукторы преобразуют и передают вращающий момент между пересекающимися осями валов под определенным углом, отличным от 180. Как правило, это 90°. Как и цилиндрические, они имеют эвольвентное зацепление зубчатых колес. По параметрам нагрузочной способности несколько уступают цилиндрическим редукторам и сложнее в производстве.

Данные редукторы предпочтительнее цилиндрических в случаях, когда компоновка не позволяет использовать соосную или параллельную схему расположения валов.

Червячные редукторы

Передача вращающего момента происходит от червяка на приводном валу к зубчатому венцу червячного колеса выходного вала. Валы расположены перекрестно под 90°, но не пересекаются. Достоинствами таких редукторов являются высокая компактность, простота конструкции, высокое передаточное соотношение (до 84) и самоторможение. К недостаткам относятся низкий ресурс (работа осуществляется при постоянном скольжении профиля червяка о зубчатый венец колеса), дорогостоящие материалы червячного колеса, ограниченная мощность и повышенный нагрев.

Планетарные редукторы

Данный вид получил большое распространение в тяжелом машиностроении и в автомобилях. Конструкция обладает рядом преимуществ: большое передаточное соотношение и малые габариты (меньше, чем у цилиндрических и червячных). Основные действующие компоненты это: солнечная шестерня, коронная шестерня, сателлиты и водило. Данный тип редуктора бывает одно- и многоступенчатым. Наиболее часто встречается в бортовых редукторах грузовых автомобилей.

Волновые редукторы

Особенностью данного типа является очень высокое передаточное соотношение при небольших габаритах, но малый ресурс, низкая скорость и передаваемая мощность из-за волнового элемента. Основными конструктивными элементами являются: корпус с внутренними зубьями, гибкое колесо с зубьями, которое изготовлено в форме стакана и водило. Гибкое колесо иммеет на один или несколько зубьев меньше, чем корпус. Водило выполнено в форме эксцентрика или эллипса. Вращаясь на валу, оно за счет эксцентриситета прижимает гибкое колесо с одной строны к корпусу, при этом, противоположная часть выходит из зацепления. За один оборот водила гибкое колесо повернется на разницу в количества зубьев, тем самым обеспечивая редукцию. Основное применение данного типа – это области космонавтики, точных приборов и задач, где необходимы высокий момент и минимальные габариты.

Комбинированные редукторы

Для решения всевозможных задач в машиностроении набора характеристик редукторов определенного типа бывает недостаточно. Поэтому часто применяют схему комбинированных редукторов. Например: необходимо передать высокую мощность и вращающий момент, но валы должны быть расположены под углом 90°, для этого применяют коническо-цилиндрический редуктор, первая ступень которого коническая, остальные — цилиндрические.

Мотор-редукторы

Все описанные редукторы могут встречаться в исполнении мотор-редуктор. Данная разновидность отличается тем, что редуктор и электродвигатель объединены в единый силовой механизм. Это приводит к улучшению массогабаритных характеристик и повышение надежности узла.

Стоит подчеркнуть, что почти каждый современный сложный механизм имеет в своем составе редуктор, который преобразует вращающий момент от двигателя в момент, необходимый для работы исполнительного органа. И здесь выбор подходящей модели, ее надлежащая эксплуатация и обслуживание позволит полноценно использовать весь заложенный срок службы как редуктор, так и приводимый механизм.

Редуктор цилиндрический, устройство, принцип действия

Редуктор цилиндрический, устройство, принцип действия.

Поделиться в:

Редуктор цилиндрический является распространенным видом механического редуктора, имеющий одну или несколько ступеней, и позволяющий совершать работу с высоким КПД – около 98%, что в основном наблюдается у одноступенчатого редуктора данного вида. При использовании большего количества ступеней в конструкции, КПД уменьшается, но все равно является высоким в сравнении с другими видами редукторов. Оно рассчитывается относительно мощностей, присутствующих на входном и выходном валах, и определяется их отношением.

Особенности цилиндрического редуктора:

Редуктор цилиндрический позволяет уменьшать угловую скорость и увеличить крутящий момент за счет сочетания преимущественно цилиндрических шестерней различного диаметра, имеющих разное количество и форму зубьев, которые могут быть: прямо-, криво-, косозубыми и шевронными.

Применение шестерней с прямым зубом обычно вызывает больше шума при работе, чем использование других видов шестерней. Помимо этого повышается вибрация механизмов и износ поверхностей зубьев шестерней. Они более простые в изготовлении и подходят для работы механизма в обратном направлении.

Применение шестерней с косым зубом позволяет повысить эксплуатационные характеристики и понизить шум работы редуктора, придавая большую плавность работы элементов. При использовании такого вида шестерен возникает осевое напряжение, из-за чего нужно подбирать специальные подшипники и компенсировать его установкой соответствующих шестерней с другим наклоном зуба, составляя из них пару.

Шевронные колеса по своим преимуществам и недостаткам похожи на шестерни косозубые, и при этом осевая нагрузка способна компенсироваться равномерно за счет конструкции нарезанных зубьев в обе стороны. Они применяются в основном для передачи большой мощности.

Зубчатые колеса в редукторе устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить плавную передачу силы вращения от одной шестерни к другой. При этом трение между зубьями должно быть минимальным, и для их смазки применяют определенные типы масел.

Устройство и принцип действия цилиндрического редуктора:

Независимо от модели, конструкция редуктора включает в себя такие основные детали, как: корпус, крышка, валы, зубчатые колеса, подшипники и уплотнители.

Зубчатые колеса в зацеплении друг с другом образуют цилиндрические зубчатые передачи, состоящие из пары зубчатых колес. Их исполнение может быть следующим: развернутым, раздвоенным или соосным.

Входной и выходной валы подсоединяются к двигателю и рабочей машине с помощью муфт или других соединительных элементов.

Относительно того, в каких плоскостях располагаются входной и выходной валы цилиндрического редуктора, он может конструироваться, как в вертикальном, так и в горизонтальном виде, примеры которых можно посмотреть по ссылке . При горизонтальной конструкции оси валов располагаются в горизонтальной плоскости, в ином случае они располагаются друг над другом. Оси валов при этом могут располагаться параллельно или перекрещиваться.

Общий принцип действия такого редуктора схож с другими видами и заключается в следующем:
после приложения вращающего момента к входному валу, он с помощью цилиндрической зубчатой передачи передается последовательно через зубчатые колеса на выходной вал. Если в редукторе используются несколько ступеней, то вращающий момент передается через промежуточные валы с закрепленными на них зубчатыми колесами.

Технические характеристики цилиндрического редуктора:

При выборе редуктора ориентируются на несколько параметров, которые указываются в паспорте конкретной модели и могут включать следующие (могут отличаться по названиям и количеству параметров):

• КПД;
• количество ступеней;
• передаточное число;
• межосевое расстояние;
• число оборотов ведущего вала;
• крутящий момент на выходе;
• расположение осей в пространстве;
• размеры;
• вес.

Кто в масле катается

Недавно европеец Оскар Ван Девентер напечатал на 3D-принтере редуктор с экстремально высоким передаточным числом — 11373076. В этом механизме изобретатель соединил два планетарных редуктора. При увеличении количества зубцов шестеренок, использованных в механизме, передаточное число можно увеличить и до 1141624705. Чем такой редуктор может быть полезен, Ван Девентер не объяснил, рассказав только, что при его помощи обычной стоматологической бормашиной можно сдвинуть локомотив. Правда, с очень небольшой скоростью. Вдохновившись разработкой европейца мы решили разобраться в основных типах механических редукторов.

Редуктор представляет собой механизм, позволяющий передавать и преобразовывать крутящий момент с одного вала на другой. Если такой механизм преобразует высокую угловую скорость ведущего вала в более низкую ведомого, его называют демультипликатором, а если наоборот — мультипликатором. Впрочем, так сложилось, что термин демультипликатор используется крайне редко, а устройство, понижающее угловую скорость, называют просто редуктором. В зависимости от типа такой механизм может состоять из нескольких типов шестерен, червяков и валов.

Основными характеристиками редукторов являются передаваемая мощность, угловые скорости и количество валов, а также передаточное число. Любые редукторы уменьшают передаваемую мощность за счет потерь на механическую передачу крутящего момента — из-за трения, массивности конструкции, нагрузок на валах. Угловые скорости на ведущем валу и ведомом могут различаться в десятки, сотни и тысяч раз благодаря передаточному числу редуктора.

Передаточным числом называется соотношение количества зубьев шестеренки на ведущем валу к их числу у шестеренки на ведомом. Оно записывается целым или дробным числом и фактически обозначает, сколько именно раз должен провернуться ведущий вал, чтобы ведомый совершил один полный оборот. В случае с редуктором Ван Девентера, ведущий вал необходимо повернуть 11 миллионов 373 тысячи 76 раз. Только тогда ведомый вал совершит один полный оборот.

В целом редукторы позволяют увеличить усилие на ведомом валу, при этом потратив часть мощности на ведущем и уменьшив скорость вращения. Эту особенность используют тогда, когда необходимо работать с большими нагрузками, например, при помощи относительно маломощного мотора приводить в движение большой по массе транспорт. Например, двигатель седельного тягача КамАЗ-65225 мощностью 400 лошадиных сил может через коробку передач (многоступенчатая разновидность редуктора) сдвигать автопоезд полной массой до 75 тонн.

Сегодня редукторы используются во многих отраслях: на автомобилях, в самолетах и вертолетах, в поездах, станках, велосипедах, то есть везде, где нужно передавать вращательный момент с одного агрегата на другой. Механизмы, позволяющие передавать крутящий момент с одного вала на другой, принято делить на пять наиболее распространенных основных классов: цилиндрические, конические, червячные, планетарные и комбинированные. В последних могут сочетаться несколько типов редукторов.

Цилиндрический редуктор представляет собой механизм, в котором ведущий вал и ведомый находятся в параллельных плоскостях. Передача в них осуществляется с большей шестеренки с прямыми или косыми зубцами на меньшую, по своей форме напоминающую цилиндр. Такие редукторы делятся на несколько подтипов: вертикальные (валы находятся друг над другом) и горизонтальные. Цилиндрические редукторы бывают одно-, двух-, трех- и четырехступенчатыми в зависимости от количества шестерен, установленных между ведущим и ведомым валами.

Цилиндрические редукторы имеют очень высокий коэффициент полезного действия, который может достигать 98 процентов, то есть потеря мощности при передаче вращательного момента с одного вала на другой будет относительно небольшой. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия в цилиндрических редукторах практически отсутствует эффект рассеивания передаваемой энергии, а значит рабочие элементы редуктора практически не нагреваются.

Такие механизмы используются преимущественно в различных металлорежущих станках, станках для обработки древесины, измельчителях и бетономешалках, на мельницах. Цилиндрические редукторы малочувствительны к рывковым нагрузкам, выдерживают большое количество пусков и остановок. При этом они лишены самоторможения, то есть, приложив определенное усилие на ведомый вал, можно провернуть ведущий. При этом конструкция таких редукторов достаточно шумная, а сами они обладают низким передаточным числом.

Конический редуктор используется для передачи вращательного момента с ведущего вала на ведомый в случае, если плоскости их осей пересекаются. В них используются конические шестеренки. Такие механизмы имеют меньшую надежность по сравнению с цилиндрическими, но обладают довольно высоким коэффициентом полезного действия, который может достигать 95 процентов. Благодаря конической конструкции шестерен таких редукторов, они могут иметь несколько выходных валов, оси вращения которых, например, можно расположить в виде креста.

В современных конических редукторах как правило используется колесное соединение — внутри них на концах валов установлены конические шестеренки, которые своими конусами опираются на другую шестеренку. Плоскость последней находится в одной плоскости с плоскостями осей валов. В этом случае, если колесное соединение одно, ведомый и ведущий валы будут вращаться в одном направлении. Конические редукторы нередко используются для изменения направления передачи.

Как правило диапазон передаточных чисел в конических редукторах составляет от одного до пяти, но углы наклона оси ведомого вала к ведущему могут быть самыми разнообразными. Такие механизмы, как и цилиндрические, чаще всего используются в различных станках, например, сверлильных. Как и цилиндрические, конические редукторы обратимы, то есть вращая их ведомый вал, можно провернуть ведущий. Однако, из-за особенностей своей конструкции, конические редукторы могут иногда заедать.

Червячные редукторы получили название от типа используемой в них передачи. В самом простом исполнении эти механизмы состоят из червячного колеса (шестеренки с косыми зубцами) и самого червяка. Последний представляет собой цилиндр с нанесенной на него резбой, которая при вращении напоминает червяка. В таком редукторе ведущий вал приводит в движение червяка, резьба которого сдвигает косые зубья червячного колеса, заставляя его вращаться.

Редукторы с червячной передачей придумали как альтернативу механизмам с обыкновенной зубчатой передачей, например, цилиндрическим. Они обладают гораздо меньшими размерами, но имеют большее передаточное число. Например, при двухзаходном червяке (имеет две параллельных резьбы) и червячном колесе с сотней зубьев передаточное число составит 50. Это означает, что ведущий вал должен будет совершить 50 полных оборотов, чтобы ведомый вал повернулся один раз.

Червячные редукторы имеют очень высокий коэффициент самоторможения. Это означает, что приложив усилие к ведомому валу провернуть ведущий скорее всего не удастся. Кроме того, червячные редукторы имеют относительно невысокий коэффициент полезного действия (от 70 до 92 процентов) и крайне чувствительны к смазке. Их используют для передачи малой мощности в условиях, когда нет достаточного места для размещения цилиндрического или конического редукторов. Чаще всего червячные редукторы используют для привода конвейеров или ворот.

Планетарный редуктор — это уже более сложное механическое устройство, получившее свое название из-за способа размещения ведущей, передаточных и ведомой шестерен. Механизм состоит из солнечной шестерни, расположенной в центре конструкции, сателлитов (меньших шестеренок) и эпицикла (коронной шестерни), расположенной на периферии. Вращение коронной шестерни осуществляется солнечной через сателлиты. Последние механически соединяются водилом, кольцом со штырями, на которые и крепятся сателлиты.

Особенностью планетарного редуктора является то, что вращение можно подводить к любому из его элементов и снимать с любого другого. При этом третий элемент необходимо остановить. Например, вращение можно подвести к одному из сателлитов, а снимать его с коронной шестерни. В этом случае солнечная шестерня должна быть неподвижной. При подведении вращения к солнечной шестерне и снятия его с коронной в редукторе неподвижным остается водило. В некоторых редукторах водила нет.

Благодаря изменению схемы подвода и снятия вращения можно не меняя сам редуктор изменять его передаточные числа в очень широком диапазоне. Именно по этой причине, планетарные редукторы, пожалуй, могут иметь наибольшие передаточные числа среди таких механизмов других классов. Коэффициент самоторможения у планетарных редукторов зависит от их передаточного числа, но при вращении ведомого вала все же можно добиться и вращения ведущего.

Планетарные редукторы сегодня применяются очень широко: они используются в коробках передач, высокоскоростном мощном инструменте (дрелях, циркулярных и цепных пилах), колесах тяжелого транспорта и велосипедах. Например, такие редукторы устанавливаются в колесах троллейбусов и карьерных самосвалов. К слову, примером планетарного редуктора может служить и шарикоподшипник, хотя в качестве непосредственно редуктора он и не используется.

Из названия этого механизма можно понять, что он может сочетать в себе несколько типов передачи вращательного момента. Так, редукор, использующий червячную и цилиндрическую передачи называется червячно-цилиндрическим, а коническую и цилиндрическую — коническо-цилиндрическим. Комбинирование нескольких классов редукторов в одном механизме может производиться для решения нескольких задач: получения нескольких ведомых валов с разными угловыми скоростями, создания компактной конструкции или редуктора с высокими показателями передачи мощности.

Так, червячно-цилиндрические редукторы имеют более высокий коэффициент полезного действия, чем червячные, и способны передавать большую мощность, чем цилиндрические. При этом уровень их шума во время работы по сравнению с цилиндрическими гораздо ниже. Положительным качеством червячно-цилиндрического редуктора является также плавность привода ведомого вала и меньший, чем у червячного механизма, люфт.

Василий Сычев
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Автопилот обогнал чемпионов дрон-рейсинга
Он показал лучшее время на трассе, обойдя соперников на полсекунды

Инженеры разработали автопилот для гоночного дрона, управляющий беспилотником на уровне лучших людей-пилотов. Алгоритм под названием Swift, полученный с помощью метода обучения с подкреплением, способен управлять гоночным квадрокоптером, полагаясь только на данные бортовых сенсоров. В реальных полетах на тестовой трассе для дрон-рейсинга Swift смог превзойти трех профессиональных пилотов-чемпионов, выиграв у них 15 гонок из 25 и пройдя трассу с минимальным временем, которое на полсекунды меньше лучшего результата пилота-человека. Статья опубликована в журнале Nature. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Дрон-рейсинг — вид спорта, в котором мультикоптеры на высокой скорости проходят трассу, состоящую из последовательности ворот, через которые нужно пролететь за минимально возможное время. При этом управление происходит от первого лица, с помощью камеры и видеоочков. Современные дроны обладают очень высокой маневренностью и подвижностью: они могут резко менять направление движения, ускоряться, замедляться и совершать перевороты, а во время гонки они разгоняются до скоростей свыше 100 километров в час и подвержены перегрузкам, превышающим их собственный вес в пять раз. Это делает их пилотирование непростой задачей и требует хорошей подготовки и высокой скорости реакции оператора. Инженеры давно работают над созданием автопилота, который мог бы управлять дроном на уровне профессиональных пилотов. Помимо участия в дрон-рейсинге такая способность может пригодиться и в обычной жизни — мультикоптеры обладают невысокой энергоэффективностью, поэтому способность быстро летать и успешно маневрировать в окружении большого числа препятствий напрямую связана с успешностью выполнения задач. Инженеры под руководством Давида Скарамузза (Davide Scaramuzza) из Цюрихского университета уже имеют опыт разработки эффективных алгоритмов управления для дронов. К примеру, ранее они создали автопилот, способный управлять квадрокоптером на скорости от 3 до 7 метров в секунду в лесу между деревьев, полагаясь только на данные с бортовых сенсоров. В своей новой работе инженеры представили алгоритм под названием Swift. Он способен эффективно управлять гоночным квадрокоптером на уровне профессионального пилота дрон-рейсинга. Swift состоит из двух основных модулей: системы восприятия, которая переводит изображение от бортовой камеры дрона и данные от инерционного измерительного блока IMU в низкоразмерное представление, а также системы управления, которая принимает на вход низкоразмерное представление, созданное системой восприятия, и генерирует управляющие команды для электромоторов дрона. В модуль системы восприятия также входит алгоритм, вычисляющий текущее положение дрона в пространстве на основе данных камеры и инерционно-измерительного блока. Эта информация через фильтр Калмана объединяется с данными об относительном положении гоночных ворот, обнаруженных предварительно обученным нейросетевым детектором объектов в видеопотоке, после чего передается на вход системы управления, которая состоит из двух скрытых слоев, по 128 нейронов в каждом. Система управления тренировалась в симуляции с использованием модельно-свободного глубокого обучения с подкреплением. Этот метод обучения использует метод проб и ошибок, чтобы максимизировать величину параметра вознаграждения. В данном случае вознаграждение было максимальным в случае, если дрон следовал в сторону центра ближайших ворот таким образом, чтобы следующие ворота оставались в поле зрения камеры. Чтобы учесть различия между симуляцией и реальной динамикой полета, в процессе обучения информацию симулятора дополнили данными из реального мира, записанными с помощью системы захвата движений. Оценку автопилота провели на трассе для дрон-рейсинга, состоящей из семи ворот, установленных на квадратной площадке с длиной стороны 30 метров. Длина маршрута через все ворота составляла 75 метров. Алгоритм соревновался с тремя профессиональными пилотами Алексом Вановером (Alex Vanover), Томасом Битматтой (Thomas Bitmatta) и Марвином Шэппером (Marvin Schaepper). Все участники использовали гоночные дроны с одинаковыми характеристиками. Перед испытательными соревнованиями у пилотов была неделя для знакомства с трассой. В соревнованиях каждый из пилотов стартовал одновременно с дроном под управлением автопилота. Победителем становился тот, кто быстрее пролетит через все ворота на трассе в правильном порядке три раза. По результатам Swift смог выиграть у своих соперников в совокупности 15 гонок из 25, а также установил рекорд трассы, пролетев ее быстрее на полсекунды, чем остальные участники. https://www.youtube.com/watch?v=fBiataDpGIo&t=1s Инженеры разрабатывают гоночные автопилоты и для автомобилей. Например, инженеры из подразделения искусственного интеллекта компании Sony создали алгоритм автопилота GT Sophy, который с помощью обучения с подкреплением научился проходить за минимальное время трассы в гоночном автосимуляторе Gran Turismo Sport. В настоящих киберспортивных соревнованиях GT Sophy не только показала лучшее время в одиночных заездах, но и смогла победить команду лучших игроков в совместных гонках, набрав больше всего очков.

© 2023 N + 1 Интернет-издание / Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-67614

Использование всех текстовых материалов без изменений в некоммерческих целях разрешается со ссылкой на N + 1.

Все аудиовизуальные произведения являются собственностью своих авторов и правообладателей и используются только в образовательных и информационных целях.

Если вы являетесь собственником того или иного произведения и не согласны с его размещением на нашем сайте, пожалуйста, напишите на [email protected]

Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18 лет.