Среди конструктивных параметров осевых вентиляторов передаточное отношение является ключевым показателем производительности вентилятора. Оно определяется отношением диаметра ступицы к диаметру рабочего колеса. Это, казалось бы, простое числовое соотношение существенно влияет на расход воздуха, давление воздуха, эффективность и стабильность работы вентилятора. Понимание взаимосвязи между передаточным отношением и производительностью имеет решающее значение для выбора вентилятора, адаптации к условиям эксплуатации и энергоэффективной эксплуатации.

Передаточное отношение напрямую влияет на производительность осевого вентилятора. Вентиляторы с малым передаточным отношением (обычно менее 0,3) имеют большую площадь лопаток рабочего колеса, что обеспечивает более широкое поперечное сечение воздушного потока. Такая конструкция отлично справляется с высокими расходами, перемещая больше воздуха в осевом направлении с той же скоростью. Например, осевые вентиляторы с малым передаточным отношением обычно используются в системах вентиляции градирен. Их широкие лопатки эффективно перемещают большие объемы воздуха через теплорассеивающую набивку, удовлетворяя высоким требованиям градирни к воздухообмену. Однако недостатки малого передаточного отношения также очевидны: из-за большой длины лопастей центробежная сила, возникающая при вращении, требует чрезвычайно высокой прочности лопастей, а в условиях высокого ветрового давления лопасти имеют ограниченную работоспособность и склонны к потере эффективности из-за срыва воздушного потока.

Осевые вентиляторы со средним передаточным отношением (0,3–0,5) обладают более сбалансированными эксплуатационными характеристиками. Такое отношение обеспечивает хороший баланс между длиной лопасти и прочностью опоры ступицы, что позволяет им обеспечивать значительный объём воздуха при поддержании приемлемого уровня давления. Вентиляторы со средним передаточным отношением широко используются в таких системах, как вентиляция тоннелей метрополитена и крупных заводов, где критически важны как расход воздуха, так и давление. Преимущество их конструкции заключается в более оптимальном распределении силы у основания лопасти, что позволяет поддерживать высокую эффективность в широком диапазоне рабочих условий благодаря оптимизированным кривым профиля лопасти. Испытания системы вентиляции метрополитена показали, что осевой вентилятор с передаточным числом 0,42 достигал КПД 82% при расчетном расходе воздуха, при этом падение КПД не превышало 5% при колебаниях расхода воздуха на +15%, что свидетельствует об отличной адаптивности к условиям эксплуатации.

Осевые вентиляторы с большим передаточным числом (более 0,5) обычно обеспечивают высокое давление при низком расходе. Поскольку ступица занимает большую часть рабочего колеса, лопасти короче, что позволяет им выдерживать более высокие нагрузки давления во время вращения. Вентиляторы с большим передаточным числом лопастей отлично подходят для таких применений, как главное проветривание шахт и вытяжная тяга котлов, где необходимо преодолевать высокое сопротивление трубопроводных сетей. Их лопасти, как правило, имеют большой угол установки, что обеспечивает более сильное сжатие воздушного потока и создание более высокого статического давления. Однако такая конструкция сужает воздушный канал, увеличивает скорость потока и легко образует турбулентный пограничный слой на поверхности лопасти, что, в свою очередь, снижает КПД при высоком расходе. Эксперименты показали, что увеличение передаточного отношения с 0,4 до 0,6 увеличивает давление в вентиляторе на 30%, но снижает расход воздуха в точке эффективности примерно на 25%.

Передаточное отношение также косвенно влияет на шумовые характеристики вентилятора, изменяя соотношение скорости вращения концов лопаток к скорости вращения ступицы. Вентиляторы с малым передаточным отношением имеют более высокую скорость вращения концов лопаток, что приводит к более сильным возмущениям воздушного потока в зазоре с корпусом, которые могут легко генерировать высокочастотный аэродинамический шум. Вентиляторы с большим передаточным отношением, однако, имеют более короткие лопатки и более низкую скорость вращения концов лопаток, что приводит к преимущественно низкочастотному шуму. Однако разделение воздушного потока в месте соединения основания лопатки и ступицы может вызывать низкочастотную вибрацию. В помещениях, чувствительных к шуму, таких как системы кондиционирования воздуха в больницах, обычно выбирают вентиляторы со средним передаточным отношением и комбинируют их с шумозащитными кожухами для балансировки расхода воздуха, давления воздуха и требований к уровню шума.

Стоит отметить, что выбор передаточного отношения должен быть согласован с параметрами мощности и скорости двигателя. Если вентилятор с малым передаточным числом используется в паре с высокоскоростным двигателем, конструкция может выйти из строя из-за чрезмерной центробежной силы на лопастях; если скорость вентилятора с большим передаточным числом слишком низкая, он не сможет реализовать своё преимущество в высоком давлении. В инженерной практике сочетание параметров в конкретных рабочих условиях часто определяется с помощью тройной модели оптимизации «передаточное число – скорость – мощность». Например, в системе вентиляции морской платформы из-за ограниченного пространства необходимо использовать компактный вентилятор. При проектировании выбирается большее передаточное число (0,55–0,6) в сочетании с высокоскоростным двигателем для достижения требуемого давления ветра в ограниченных габаритах. При этом безопасность конструкции обеспечивается за счёт модернизации материалов (например, использования лопастей из алюминиевого сплава).