Редуктор в автомобиле

Редуктор: определение, назначение, устройство, виды

Редуктор – механизм, изменяющий крутящий момент и мощность двигателя, присутствует практически в любой машине и станке. Он является частью трансмиссии автомобиля и регулирует с высокой точностью перемещение в точных приборах. Что такое редуктор с технической точки зрения? Это одно или несколько зубчатых зацеплений, взаимодействующих между собой и понижающих количество оборотов двигателя до приемлемой скорости вращения исполняющего узла. Вместо ведущей шестерни может быть червяк.

Устройство и принцип работы

Редуктор без дополнений газовый или гидравлический, подразумевает механическое устройство для изменения угловой скорости и крутящего момента. Он работает по принципу Золотого правила, когда передаваемая вращением мощность практически не изменяется, уменьшается на КПД.

Устройство

Простейшее устройство редуктора, это зацепление из шестерни и зубчатого колеса. Крутящий момент передается через непосредственный контакт зубьев – элементов детали. Они движутся с одинаковой линейной скоростью, но разной угловой. Количество вращений шестерни и колеса за единицу времени разное, зависит от диаметров деталей и количества зубьев.

Шестерни и колеса неподвижно закреплены на валах или изготовлены совместно с ними. В корпусе может быть от одной до нескольких пар зубчатых зацеплений. На сборочном чертеже редуктора хорошо видно его устройство и составные части:

  • корпус;
  • крышка корпуса;
  • пары в зацеплении;
  • валы;
  • подшипники;
  • уплотнительные кольца;
  • крышки.

Корпус в самом низу имеет отверстие для слива масла и приспособление контроля уровня смазочных материалов, глазок или щуп. Разъем с крышкой совпадает с плоскостью расположения осей.

На кинематической схеме редуктора схематически указаны зубчатые соединения, расположений валов и направление вращения. Также показан тип зуба, прямой или наклонный. По кинематической схеме можно определить количество ступеней, передаточное число и другие характеристики, как работает данный редуктор.

Принцип действия

Принцип работы механического редуктора основан на передаче вращательного момента от одного вала другому посредством взаимодействия зубчатых деталей, неподвижно закрепленных на них. Линейная скорость зубьев одинаковая. Она не может быть разной, поскольку контакт жесткий.

Принципом действия редуктора является давление зуба на поверхность аналогичного со смежной детали и передача при этом усилия, двигающего ведомое колесо. В результате скорость вращения уменьшается. На выходном валу создается усилие, которое способно привести в движение исполняющий механизм.

Главная пара всегда первая, быстроходная шестерня или червяк, соединенный с двигателем и соответствующее ему колесо. По ее типу определяется и весь узел. Количество ступеней равно количеству зацеплений, имеющих передаточное число больше 1.

Кроме рабочих шестерен могут использоваться паразитки – шестерни, которые не изменяют крутящий момент, только направление вращения колеса и соответственно вала, на котором оно расположено.

Маркировка

В условном обозначении редуктора имеется ряд цифр и букв, указывающих на его параметры и тип. Первым стоит указание на количество ступеней и вид зубчатого зацепления:

  • цилиндрическое – Ц;
  • червячное – Ч;
  • коническое – К;
  • глобоидное – Г;
  • волновые – В;
  • планетарное – П.

Комбинированные модели обозначаются несколькими буквами, начиная с первой пары:

  • цилиндрически-червячные – ЦЧ;
  • червячно-цилиндрические – ЧЦ;
  • конически-цилиндрические – КЦ.

Количество передач данного вида указывается цифрой перед буквой.

Горизонтальное расположение считается нормой и не имеет своего обозначения. Для вертикального узла после обозначения типа передач ставится буква В. Б – означает быстроходную модель. За ним ставится условное числовое обозначение варианта сборки.

Далее указывается расстояние между осями ведущего и выходного вала, передаточное число цифрами и форма выходного вала буквенным обозначением, например, Ц – цилиндрический хвостовик, К – конический.

В маркировке может присутствовать указание на климатическое исполнение, например, для тропиков, северных районов, по какому госту выполнено.

Например: 1Ц2У-250-31,5-22-М-У2. Двухступенчатый цилиндрический с горизонтальным расположением. Межцентровое расстояние валов тихоходной ступени 250 мм, передаточное число 31,5. Вариант сборки узла 22, хвостовик по типу муфты, климатическое исполнение соответствует ГОСТ 15150-69.

Скачать ГОСТ 15150-69

Электрический привод – мотор и передаточный узел в одном корпусе, имеет несколько отличающуюся маркировку. Вначале стоит буквенное обозначение марки сборного привода, указывается скорость вращения выходного колеса, поскольку она постоянна, соединена с одним электродвигателем.

Технические характеристики

Редуктора отличаются внешне по размерам и форме. Внутреннее строение разнообразное. Объединяет их всех перечень технических характеристик, по которым они подбираются на различные машины и станки. К основным параметрам редуктора относятся:

  • передаточное число;
  • передаточное отношение;
  • значение крутящего момента редуктора;
  • расположение;
  • количество ступеней;
  • крутящий момент.

Передаточное число берется общее, всех передач, и одновременно указывается таблица передаточных чисел, если узел имеет 2 и более ступени. По нему подбирают узел, который преобразует вращение электродвигателя или мотора с нужное количество оборотов.

При этом важно знать величину крутящего момента на выходном валу редуктора, чтобы определить, будет ли достаточной мощность, чтобы привести в движение агрегат.

Передаточное число

Основная характеристика зубчатого зацепления, по которой определяются все остальные параметры. Показывает, на сколько оборотов меньше делает колесо относительно шестерни. Формула передаточного отношения:

U = Z2/Z1;

где U – передаточное число;

Z1 число зубьев шестерни;

Z2 число зубьев зубчатого колеса.

Модуль зубьев шестерни и колеса одинаковый. Их количество напрямую зависит от диаметра. Поэтому можно использовать формулу:

U = D2/D1;

Где D2 и D1 диаметры колеса и шестерни соответственно.

Расчет общего передаточного момента определяется как произведение передаточных чисел всех пар:

Uр = U1 × U2 × … × Un;

Где Uр передаточное число;

U1, U2, Un передаточные числа зубчатых пар.

При расчете передаточного числа берется отношение количества зубьев колеса и заходов червяка.

В цепных передачах расчет передаточного числа делается аналогично, по количеству зубьев на звездочках и по диаметрам деталей.

При определении передаточного числа ременной пары количество зубьев заменяется диаметрами шкивов и все умножается на коэффициент скольжения. В отличие от зубчатой передачи, линейная скорость движения крайних точек на шкивах не равна друг другу. Зацепление не жесткое, ремень проскальзывает. КПД передачи ниже, чем у зубчатой и цепной передачи.

Передаточное отношение

При проектировании нового узла с заранее заданными характеристиками, за основу берется мощность будущего редуктора. Она определяется по величине крутящего момента:

где U12 – передаточное отношение;

W1 и W2 – угловые скорости;

n1 и n2 – частота вращения.

Знак «–» указывает на обратное направление вращения колеса и вала, на котором оно находится. При нечетном количестве передач ведомое колесо крутится в противоположном направлении по отношению к ведущему, навстречу ему. При четном количестве зацеплений конических колес вращение обоих валов происходит в одном направлении. Заставить его крутится в нужную сторону можно установкой промежуточной детали – паразитки. У нее количество зубьев как у шестерни. Паразитка изменяет только направление вращения. Все остальные характеристики остаются прежними.

Крутящий момент

Определение крутящего момента на валу необходимо, оно позволяет узнать мощность на выходе редуктора, величины связаны прямо пропорциональным соотношением.

Крутящий момент входного двигателя на входе, умножается на передаточное число. Для получения более точного фактического значения надо умножить на значение КПД. Коэффициент зависит от количества ступеней и типа зацепления. Для прямозубой конической пары он равен 98%.

Назначение механизма

Редуктором называют узел, который изменяет мощность. Это может быть давление газа и жидкости в газовых баллонах, трубопроводах и на распределительных подстанциях. Механические редукторы изменяют число оборотов и угловую скорость.

Для чего нужен в механизме и машине зубчатый передаточный механизм. Он снижает угловую скорость двигателя, увеличивая при этом в столько же раз крутящий момент – силу, с которой может воздействовать выходной вал на исполняющий механизм.

Скорость вращения электродвигателя может достигать 1500 об/мин. Для работы станка оборудования она не подходит. При этом, если к шкиву мотора напрямую прикрепить груз, он не сможет сдвинуть его с места.

Функции узла, уменьшить скорость вращения в десятки раз и настолько же увеличить крутящий момент – усилие, с которым машина будет совершать работу.

Виды редукторов

Редуктор, это механизм, передающий крутящий момент. Простейшими механическими узлами, передающими крутящий момент, считаются ременная и цепная передачи. Они передают вращение с одного детали на другую и при этом изменяют угловую скорость.

Наибольшая группа редукторов, которые широко используются во всех механизмах, от кофемолки до доменных печей, механические зубчатые редукторы. Они разделяются на группы по нескольким параметрам:

  • типу зубчатого зацепления;
  • количеству передач;
  • способу монтажа;
  • пространственное положение осей и зубчатых соединений.

Обычно ведущий вал редуктора быстроходный. Он жестко соединен с двигателем и вращается с такой же скоростью, до 1500 об/мин. При обратном отношении, когда ведущим является колесо и скорость вращения на выходе возрастает, а крутящий момент падает, узел называют понижающим.

По типу зубчатого зацепления и форме шестерни, они делятся:

  • цилиндрические;
  • конические;
  • червячные;
  • планетарные;
  • комбинированные;
  • волновые.

Комбинированные модели могут иметь различные типу зубчатых зацеплений.

Цилиндрические

Наибольшее количество выпускается цилиндрических редукторов. Рабочая поверхность колеса и шестерни имеет форму цилиндра. Модели отличаются высоким КПД, простотой исполнения и большим разнообразием деталей. Одноступенчатые узлы получили название передаточного редуктора. Он компактный, понижает скорость вращения и одновременно передает крутящий момент.

По форме зуба цилиндрические модели делятся:

  • прямозубые;
  • косозубые;
  • шевронные.

По кинематической схеме они бывают прямолинейные и разветвленные.

Прямой зуб имеет закругленную поверхность, способствующую максимально возможной площади контакта. При зацеплении зубья контактируют по всей длине. Трение сводится к минимуму. КПД прямозубого зацепления наиболее высокое, 99%.

К достоинствам прямозубых передач относятся минимальная нагрузка на подшипники, малое трение, механизм не греется.

Недостаток в сильном шуме во время работы и малой мощности. Чтобы предать большое усилие, колеса надо делать широкими, крупногабаритными.

Косой зуб расположен под углом. Площадь контакта у него больше при одинаковой ширине обода колеса. Зубья заходят в зацепление постепенно. Работает косозубая пара тихо, плавно и способна выдержать большие нагрузки.

Площадь трения по эвольвенте больше, детали греются. КПД косозубого зацепления 98% и ниже. Изготовление деталей с косым зубом сложнее, особенно фрезеровка зубьев. Требуется большая точность при настройке режущего инструмента. Наклонное положение зуба создает дополнительные осевые нагрузки на подшипники и сокращает срок их работы.

Для компенсации отрицательных осевых усилий косозубых передач, созданы шевронные. Они представляют два колеса на одном валу с наклоном зубьев в противоположную сторону. Таким образом еще больше увеличивается мощность.

Работают шевронные зацепления тихо. Недостаток в сложной и длительной технологии нарезания зубьев.

Количество передач может быть любое. Расположение валов параллельное, горизонтальное и вертикальное в одной плоскости. При большом числе зубчатых зацеплений в одном корпусе, возможно двурядное расположение валов.

Цилиндрические модели широко применяются во всех областях. От бытовой техники, кофемолок, дрелей, до металлургической и горнорудной промышленности. На каждом станке стоит один или несколько редукторов. В особо тяжелых условиях используют шевронные передачи.

Конические

Шестерня и колесо имеют коническую поверхность. Валы расположены под углом. Зуб на шестерне прямой и радиальный. Часто конические передачи используются в комбинированных или понижающих узлах. Направление вращения возможно в любую сторону. В качестве ведущего может выступать колесо.

Сколько передач в коническом передаточном механизме, зависит от его назначения. Обычно одна. Наиболее известный пример косозубого зацепления – дифференциал заднего моста, понижающий крутящий момент узел. От одного колеса вращается синхронно в одном направлении 2 шестерни.

Червячный

Вместо ведущей шестерни в зубчатом зацеплении стоит червяк с нарезанной резьбой. Нитей бывает 1, 2, 4. Другого количества заходов не делают. Оси валов расположены перпендикулярно в разных плоскостях.

Червяк при вращении взаимодействует с несколькими зубьями колеса. От сильного трения под углом, возникает тормозящий момент. Он не позволяет колесу провернуться и сдвинуть червяк. Самоторможении используют в грузоподъемных механизмах. Подвешенный груз не сможет пойти вниз. Червячная передача может перемещать колесо и связанный с ним механизм с большой точностью. Это используют в приборах и станках для точной настройки положения инструмента.

Червячные редукторы создают с одной и двумя передачами. Часто делают комбинированные с коническими зацеплениями.

У червячного редуктора тихий и плавный ход, самое большое передаточное число одной пары до 80 единиц.

Недостаток в низком КПД и сильном нагреве во время работы. необходимо делать систему охлаждения.

Планетарный

Планетарные модели конструктивно отличаются от всех других. У них колесо неподвижно зафиксировано в корпусе. В зацеплении с ним 4 сателлита – зубчатые колеса, которые синхронно вращаются от центральной шестерни.

Водило, соединенное с выходным валом, вращается вокруг солнечной шестерни. Валы сателлитов закреплены в нем через подшипники.

Сложное исполнение планетарного редуктора компенсируется его высокой мощностью, компактными размерами и тихим ходом. Планетарные модели используются для работы в шахтах, металлургии, горнорудной промышленности.

Комбинированные

Редукторы, в которых установлены передачи разного типа, называются комбинированными. Наиболее часто соединяют в одном корпусе цилиндрические пары с червячными или коническими.

Мотор-редуктор – собранные в одном корпусе двигатель и передаточный узел. Привод обычно изготавливается с коническими или червячными парами. Количество передач одна и две.

В волновых моделях для вращения применяют колебания расположенной внутри колеса шестерни. Широкого распространения модель пока не получила.

Рекомендации по выбору

Как выбирать редуктор вместо сломавшегося, на имеющуюся технику и при создании механизмов самостоятельно. Основным является мощность на выходном валу. Она рассчитывается на основании оборотов двигателя по передаточному числу.

Следует обратить на расположение валов, оно в цилиндрических моделях может быть в одну сторону.

Крепление осуществляется с помощью фланца непосредственно к валу двигателя и с помощью отверстий в подошве устанавливается на платформу.

В маркировке указано межцентровое расстояние между валами. Этот размер имеет конструктивное значение при установке узла и соединения его с двигателем и валом рабочего механизма.

Следует посмотреть, какая пара в редукторе первая, ее передаточное число, зацепление. Выбор редуктора включает в себя и расположение валов в пространстве. Они могут располагаться под прямым углом и быть в разных плоскостях. Тип подшипников указывается в технической документации. Там же таблица сроков эксплуатации разных узлов.

При проектировании машины, подбор червячного редуктора выполняется по мощности и расположении зацепления. При нижнем зацеплении пара хорошо смазывается, не требует дополнительного охлаждения и способна работать длительно время. Следует обратить внимание на рабочий режим. Узел не всегда способен работать по несколько часов непрерывно. Червячное соединение быстро перегревается.

Распространенные неисправности

Поломки редуктора можно избежать при правильной его эксплуатации и регулярном уходе. Следует внимательно изучить паспорт. В нем указаны виды технического обслуживания и их периодичность. Надо регулярно менять масло, постоянно доливать его. Соблюдения режима работы позволит сохранить агрегат целым.

Основная неисправность редуктора связана с его перегревом. Это происходит при отсутствии смазки и использовании масел других марок. В противном случае агрегат перегревается, зубчатое зацепление может заклинить.

Подшипники имеют свой запас прочности. Их период эксплуатации указан в паспорте. Если вовремя не поменять на новые, узлы начинают рассыпаться. Шарики выпадут, и вал начнет вращаться с большим усилием, рывками.

Между корпусом и крышками: верхней и боковой, по плоскости разъема, при сборке закладывается герметик. Он не позволяет маслу вытекать наружу. Если его вовремя не менять, жидкость потечет со всех разъемов.

Перегрузки, резкое включение приводит к разрушению зуба. Когда передаточный механизм не соответствует двигателю, он долго не выдержит.

Редуктор от «А» до «Я»

1. Классификация редукторов
1.1 Количество ступеней и расположение валов
1.2 Тип используемой передачи
1.2.1 Червячные редукторы
1.2.2 Червячные глобоидные редукторы
1.2.3 Цилиндрические редукторы
1.2.4 Конические редукторы
1.2.5 Коническо-цилиндрические редукторы
1.2.6 Насадные редукторы
1.2.7 Планетарные редукторы
1.3 Способы крепления редукторов
2. Смазка редукторов
3. Зацепления
4. Корпуса редукторов
5. Модернизация редукторов – стабильная тенденция

Редуктор представляет собой составной механизм приводов машин. Его основное назначение – уменьшение частоты вращения ведомого вала при одновременном увеличении крутящего момента. Конструкцией редуктора могут быть предусмотрены одна или несколько передач зацеплением.

1.Классификация редукторов

Редуктор общемашиностроительного назначения. Этот тип оборудования представляет собой самостоятельный агрегат, используемый в приводах машин. Его технические характеристики отвечают общим для разных применений требованиям. Конструктивно общемашиностроительные редукторы могут отличаться.

Специальные редукторы разработаны для автомобильной, авиационной и других узкоспециализированных отраслей. Из названия понятно, что агрегаты этой группы должны соответствовать специфике и параметрам конкретного применения.

Редукторы можно классифицировать по следующим признакам:

  • По типам передач и числу ступеней;
  • По расположению осей входного/выходного валов в пространстве и относительно друг друга;
  • По способу крепления.

1.1 Количество ступеней и расположение валов

У двух- и трехступенчатых редукторов развернутых и раздвоенных схем (в случае с двухступенчатыми моделями еще и соосных схем) есть ряд преимуществ перед агрегатами других типов – прежде всего это высокий КПД и устойчивость к нагрузкам. Соосные цилиндрические редукторы могут комплектоваться тихоходной ступенью с внутренним зацеплением. Планетарные и волновые агрегаты с соосным расположением осей валов также обеспечивают высокую производительность и широкий диапазон передаточных чисел.

При комплектации машин и механизмов, требующих пересекающегося расположения валов, будут эффективны двух- и трехступенчатые конические (коническо-цилиндрические) редукторы.

Агрегаты с червячными (червячно-цилиндрическими, цилиндрическо-червячными) передачами характеризуются высоким передаточным числом и низким уровнем шума. Однако КПД у таких моделей ниже, чем у цилиндрических аналогов.

Вертикальное расположение выходных валов требует меньшего пространства. В механизмах, где необходима подобная компоновка, чаще используются червячные или конические редукторы. Удобство заключается в том, что ось двигателя находится в горизонтальном положении.

Таблица 1. Классификация редукторов по расположению осей валов

Редуктор Расположение осей
Параллельные оси входного/выходного валов 1. Горизонтальное:
— оси в горизонтальной плоскости;
— оси в вертикальной плоскости (входной вал – над или под выходным валом);
— оси в наклонной плоскости.
2. Вертикальное
Совпадающие оси входного/ и выходного валов (соосный) 1. Горизонтальное
2. Вертикальное
Пересекающиеся оси входного/выходного валов 1. Горизонтальное
2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала
3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала
Скрещивающиеся оси входного/выходного валов 1. Горизонтальное (входной вал – над или под выходным валом)
2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала
3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала

1.2 Типы используемых передач

1.2.1 Червячные редукторы

Червячный редуктор – наиболее распространенный тип редукторов. Привод имеет компактные размеры (в сравнении с цилиндрическими агрегатами). Передаточное отношение червячной пары может достигать 1-100 (иногда и выше).

Потенциал увеличения крутящего момента при снижении частоты вращения вала у червячных редукторов выше, чем у оборудования с другими типами передач. Передаточное число того же порядка можно получить при эксплуатации трехступенчатого цилиндрического редуктора. В червячных агрегатах для решения этой задачи достаточно одной ступени. Еще одно преимущество – простота и низкая стоимость червячных редукторов. Использование червячного зацепления позволяет снизить уровень шума передачи, обеспечить высокую плавность хода.

Функция самоторможения присутствует только в червячных редукторах. Ее принцип основан на торможении ведомого вала при отсутствии движения на ведущем валу (червяке). Самоторможение в передаче осуществляется в тот момент, когда угол подъема ведущего вала меньше или равен 3,5 градусам.

При выборе червячного редуктора следует учитывать тот факт, что при увеличении передаточного числа снижается КПД червячной передачи. Отсюда – потери энергии вследствие трения червяка об зубья колеса.

Ресурс червячных приводов составляет, в среднем, 10 тысяч часов.

1.2.2 Червячный глобоидный редуктор

Винт глобоидного червячного редуктора имеет выпуклую форму (в других червячных передачах он цилиндрический). Эта конструктивная особенность увеличивает передачу крутящего момента и мощность привода.

Глобоидные редукторы предназначены для использования в условиях, предполагающих высокую надежность, отсутствие обратного проскальзывания и динамических толчков на выходном валу. Чаще всего редукторы этого типа применяются в барабанных приводах лифтов: глобоидная пара адаптирована к переменным нагрузкам, возникающим при подъеме и торможении кабины, в состоянии поддерживать нормальную реверсивность при эксплуатации.

Таблица 2. Допустимые нагрузки для червячных глобоидных редукторов типа ЧГ

1.2.3 Цилиндрические редукторы

В цилиндрических редукторах устанавливаются цилиндрические зубчатые передачи. Комплектация таких приводов может отличаться положением входного/выходного валов и количеством ступеней. Одноступенчатые цилиндрические агрегаты классифицируются только по расположению валов. Передаточные числа варьируются в диапазоне 1,6-6,3.

Схемы исполнения цилиндрических пар:

  • развернутая узкая;
  • развернутая;
  • раздвоенная;
  • соосная.

Наиболее распространена развернутая схема. Она позволяет выпускать унифицированные колеса, валы и шестерни, которые подходят для производства редукторов разных типоразмеров. Этот фактор является определяющим для серийного производства, т.к. способствует снижению себестоимости выпускаемой продукции.

С той же целью выбирается левое направление зуба шестерни и правое направление колеса для всех ступеней редуктора. При индивидуальной комплектации единичного редуктора целесообразнее использовать следующую схему: левое направление зуба шестерни на первой ступени, правое – на второй ступени. Такая комплектация снизит осевую нагрузку на опоры.

Форма редукторов, проектируемых по развернутой схеме, удлиненная. Вес такого агрегата будет на 15-20% больше приводов, сконструированных по раздвоенной схеме.

Раздвоенная схема применима для тихоходной и быстроходной ступеней. Во втором варианте она наиболее рациональна, так как промежуточный вал может быть изготовлен по принципу вала-шестерни, а быстроходный вал становится «плавающим».

При соосной схеме оси быстроходного и тихоходного валов совпадают. Вес и габариты редуктора, собранного по соосной схеме, аналогичны моделям с развернутой схемой. Стоимость обоих типов агрегатов практически одинакова.

Одна из основных технических характеристик соосного редуктора – увеличенная мощность быстроходной ступени, что достигается за счет снижения нагрузки на нее. Однако конструктивно такие агрегаты более сложные.

Ресурс цилиндрического редуктора – 25 тысяч часов и более.

Таблица 3. Допустимые нагрузки для цилиндрических редукторов ЦУ (одноступенчатых горизонтальных)

Типоразмеры Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм Номинальная радиальная сила, Н
входной вал выходной вал
ЦУ-100 250 500 2000
ЦУ-160 1000 1000 4000
ЦУ-200 2000 2000 5600
ЦУ-250 4000 3000 8000

Таблица 4. Технические параметры цилиндрических редукторов Ц2С (двухступенчатых соосных)

Типоразмеры Номинальные передаточные отношения Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм Номинальная радиальная сила, Н КПД
входной вал выходной вал
Ц2С-63 8; 10; 12,5 125 500 2800 0,98

1.2.4 Конические редукторы

Конструкцией конического редуктора предусмотрены колеса с прямыми и круговыми зубьями. Направления наклона линии зуба и вращения колеса должны совпадать. Соблюдение этого условия позволяет предотвратить затягивание шестерни в зацепление, возникающее под действием отрицательной осевой силы на шестерне.

Передаточное отношение конического редуктора – 1-5.

Зубчатое колесо устанавливается между опорами редуктора. Шестерни монтируются консольно.

1.2.5 Коническо-цилиндрические редукторы

Данный тип механизмов представляет собой гибрид цилиндрического одноступенчатого и конического редукторов. Соответственно, этой группе оборудования присущи все достоинства и недостатки агрегатов обоих типов.

Все коническо-цилиндрические редукторы имеют быстроходную коническую ступень. Такая конструктивная особенность объясняется невысокой нагрузочной способностью и, соответственно, большими габаритами агрегата. С целью уменьшения размеров привода и используется быстроходная коническая ступень.

Коническая передача может использоваться в тихоходных и промежуточных ступенях, что оправдано необходимостью снижения ее чувствительности к погрешностям при производстве и установке, минимизацией их влияния на механизм в целом.

Направление зуба в косозубой цилиндрической паре должно быть выбрано с учетом возможности вычитания осевых сил на промежуточных валах.

Таблица 5. Коэффициент режима эксплуатации коническо-цилиндрических редукторов (двухступенчатых и трехступенчатых)

Характер режима нагрузки Суточная продолжительность эксплуатации
3 часа 8 часов 24 часа
Спокойный 1,25 1,0 0,8
Умеренные толчки 1,0 0,8 0,65
Сильные толчки 0,55 0,65 0,5

1.2.6 Насадные редукторы

Насадными редукторами называются агрегаты с полым выходным валом. Они монтируются непосредственно на вал – без дополнительных соединений и передач. Преимущество насадных редукторов заключается в более компактных габаритах и сравнительно невысоком весе.

Насадный способ монтажа, как правило, применим к червячным и некоторым другим типам редукторов. Исключение составляет цилиндрическая соосная группа оборудования, конструктивные особенности которой затрудняют такую установку.

При резкой динамике нагрузки на выходной вал (чаще всего при нештатных ситуациях) отсутствие соединительной муфты может стать причиной преждевременного выхода из строя приводного оборудования. Поэтому эксплуатация редуктора требует создания условий эксплуатации при равномерной нагрузке. Как вариант – дополнительная защита привода.

1.2.7 Планетарные редукторы

Планетарные (дифференциальные) редукторы состоят из центральной шестерни (солнечной), расположенной в центре редуктора, вспомогательных шестерней одинакового размера (сателлитов), установленных вокруг центральной шестерни, и фиксатора (водила), обеспечивающего их надежное крепление. Конструкцией планетарного редуктора также предусмотрена кольцевая шестерня, внешне напоминающая зубчатое колесо. Ее предназначение – обеспечение сцепления с сателлитами. Центральная шестерня является ведущим элементов, сателлиты – ведомыми. Кольцевая шестерня всегда неподвижна.

Конструктивно исполнения планетарных редукторов могут отличаться. Модели классифицируются по количеству ступеней (одно-, двух- и трехступенчатые), кинематической схеме планетарной передачи. Тип подшипников также отличается. Подшипники качения предназначены для режимов эксплуатации на низкой скорости. В свою очередь, подшипники скольжения рассчитаны на режим высоких скоростей. Основная сфера использования планетарных редукторов – машиностроение.

Планетарные агрегаты МПО классифицируются как универсальное приводное оборудование. Они широко используются в приводах перемешивающих механизмов медицинской, химической, микробиологической промышленностях, а также в приводах общепромышленного назначения. Редукторы серии МПО могут эксплуатироваться в режиме 24 часа в сутки при постоянной и переменной нагрузках.

К планетарным редукторам предъявляются жесткие требования. Производство такого оборудования требует высокой точности, чтобы зубцы плотно соприкасались между собой, но при этом легко приводились в движение.

Таблица 6. Технические параметры планетарных редукторов Пз (зубчатые одноступенчатые)

1.3 Способы крепления редукторов

Крепление на лапах часто используется с легкосплавными корпусами, чтобы максимально облегчить конструкцию агрегата. В корпусе предусмотрены специальные зоны для быстрого крепления редуктора к основанию.

При использовании фланцевых креплений редуктор устанавливается с помощью фланца, расположенного на корпусе. Выходной вал проходит через этот фланец.

Крепление насадкой связывает редуктор с рабочим механизмом посредством полого выходного вала. Этот вал насаживается на окончание вала рабочего механизма.

Таблица 7. Классификация редукторов по способу крепления

Способ крепления Пример Способ крепления Пример
Приставные лапы или плита (потолочная или стеновая): Фланцевое со стороны входного вала
на уровне плоскости основания корпуса Фланцевое со стороны выходного вала
над уровнем плоскости основания корпуса Фланцевое со стороны входного/выходного валов
Насадное

2. Смазка редукторов

С целью профилактики преждевременного износа комплектующих редуктора и сокращения потерь мощности в результате трения используется смазка подшипников и зацеплений.

В редукторах небольшой мощности и невысокой скорости зацепления смазка производится методом разбрызгивания либо с использованием масляной ванны. В то же масло, которое заливается в корпус, частично погружаются червяк, колесо (зубчатое или червячное) и разбрызгивающее кольцо.

Для смазки быстроходного оборудования высокой мощности масло в зону зацепления подается насосом из масляной ванны. Для подшипников используется смазка жидкой или густой консистенции.

3. Зацепления

При эвольвентном зацеплении профиль зуба имеет форму эвольвенты. Эвольвентная передача поддерживает постоянное передаточное отношение при движении.

При зацеплении Новикова профиль зуба очерчен окружностью определенного радиуса. Этот тип зацепления эффективен при передаче зубчатым механизмом больших усилий.

4. Корпуса редукторов

Главные требования к корпусу редуктора – жесткость и прочность, исключающие вероятность перекоса валов. В современном производстве редукторов выпускаются два типа корпусов – разъемные и неразъемные.

Конструкция разъемного корпуса включает в себя основание и съемную крышку. Отдельные модели вертикальных цилиндрических редукторов имеют разъемы по 2-3 плоскостям. Чтобы предотвратить протекание масла, разъемы корпуса редуктора обрабатывают герметиком. Устанавливать прокладки между крышкой и основанием не рекомендуется, так как при фиксации крепежных болтов они деформируются. Как следствие, посадка подшипников может быть нарушена.

Неразъемный корпус чаще используется для червячных редукторов и других типов оборудования, имеющих легкий вес. В такой конструкции предусмотрена съемная крышка.

Для производства корпусов редукторов используется, главным образом, чугун марок СЧ 10-15. Листовая сталь применяется реже, как правило, при комплектации габаритного приводного оборудования по индивидуальному заказу. У стального сварного корпуса толщина стенок примерно на треть меньше, чем у чугунных редукторов. В последнее время для производства корпусов все чаще используются алюминиевые сплавы.

5. Модернизация редукторов – стабильная тенденция

В модельном ряду производителей представлены стандартные и модернизированные решения. В усовершенствованных агрегатах сохраняются прежние габариты и размеры присоединений.

Основу модернизации составляют:

  • Стандарты ISO.
  • Блочно-модульные конструкции.
  • Усовершенствованные механизмы защиты редукторов.
  • Модификации зубчатых зацеплений.
  • Модернизация корпусов редукторов, ориентированная на производство монолитных конструкций небольшого веса, характеризующихся высокой теплоотдачей.
  • Применение технологии литья под давлением при производстве корпусов из алюминиевых сплавов.
  • Использование синтетического масла для всего периода эксплуатации редуктора.
  • Отсутствие необходимости в техническом обслуживании приводных механизмов в процессе их эксплуатации.

Непрерывный процесс модернизации способствует улучшению технических характеристик редукторов, расширению их функциональности и вариативности исполнений. Сегодня продукция крупных российских производителей не уступает по качеству иностранным аналогам.

Романов Сергей Анатольевич,
руководитель отдела механики
компании Техпривод.

Что такое редуктор в автомобиле

Редуктор в автомобиле необходим для распределения передаваемого от двигателя крутящего момента между ведущими колесами. Конструктивно автомобильный редуктор представляет собой коническую зубчатую передачу, размещенную в отдельном корпусе.
В зависимости от типа автомобиля, редуктор располагается на переднем либо заднем мосту, а полный привод предполагает наличие двух редукторов, так как крутящий момент в этом случае распределяется между всеми колесами.

Передаточное отношение автомобильного редуктора

Основной характеристикой редуктора, как и любой другой механической передачи, является передаточное отношение, показывающее степень уменьшения угловой скорости и увеличения крутящего момента, передаваемого на колеса. Передаточное отношение напрямую зависит от количества зубьев ведущей и ведомой шестерни. В редукторах большее число зубьев всегда имеет ведомая шестерня. Благодаря хорошим эксплуатационным качествам, широкое распространение в автомобильных редукторах получили шестерни с круговым зубом.
Передаточное отношение, приближенное к единице, имеют редуктора скоростных автомобилей, у которых количество зубьев ведомой шестерни всего на несколько единиц больше, чем ведущей. Увеличение передаточного отношения повышает тяговые характеристики транспортного средства, что особенно важно для специальных автомобилей и тягачей.

Особенности установки редукторов на полноприводных автомобилях

На переднем и заднем мосту полноприводных автомобилей должны быть установлены редукторы с одинаковым передаточным отношением, так как в противном случае становится невозможной эксплуатация машины при включенной блокировке межосевого дифференциала.

Отказы и ремонт редуктора

Большое значение для обеспечения безотказности редуктора автомобиля имеет смазка вращающихся деталей в зоне зацепления. Утечка смазки может привести к масляному голоданию, в результате которого зубья шестерен будут перегреваться и интенсивно изнашиваться. Избежать поломки поможет периодический контроль состояния трансмиссии, осуществляемый профессиональными сотрудниками СТО.
Ремонт редуктора относится к работам особой сложности, так как предполагает большое количество регулировок и последующих тестов. Одна из шестерен редуктора не может быть заменена без подбора и приработки, так как в противном случае не будет обеспечена требуемая площадь пятна контакта. Регулировка редуктора осуществляется изменением зазора между торцом зубчатого колеса и корпусом агрегата.

Статьи

Что такое редуктор? Характеристики. Виды.

В настоящее время сотни миллионов редукторов работают на повышение эффективности на суше, в воде и воздухе во всем мире. Редукторы применяются уже не один десяток лет в различных областях техники и приборостроения, однако, наибольшее распространение, редукторы получили в автомобильной промышленности при производстве узлов и агрегатов автомобилей.

Ответить на вопрос «Что такое редуктор?» поможет данная статья. Мы постарались по-максимуму осветить теоретические аспекты понятия «редуктор».

Большая советская энциклопедия определяет редуктор как механизм, который входит в приводы различных машин, и который служит для снижения угловых скоростей ведомого вала для повышения крутящего момента.

Редуктор, также, является устройством для снижения и поддержания постоянного давления рабочей среды, например, газа, пара или жидкости на выходе из ёмкости с высоким давлением (баллона), при этом выполняющим функции запорного и предохранительного клапана. Редукторы устанавливаются в аппаратах газовой сварки, в сатураторах, хлораторах воды и др., и используются в различных аппаратах для осуществления таких дополнительных операций, как смешение, подогрев и охлаждение.

Многообразие сфер применения редукторов обусловило появление огромного количества его разновидностей. В зависимости от сферы применения и конструктивных особенностей выделяют: общепромышленные редукторы и мотор-редукторы. Выделяют, также, и другие разновидности: турборедуктор, мультипликатор (вариатор), конический, цилиндрический, червячный, волновой, планетарный редуктор.

Однако, в любом редукторе, главными характеристиками служат: коэффициент полезного действия (КПД), передаточное отношение, мощность, угловые скорости валов, количество ступеней или передач.

Итак, рассмотрим некоторые виды редукторов подробнее.

Мотор-редуктор – это сложная конструкция, которая представляет собой систему, состоящую из двух элементов: двигателя и, непосредственно, редуктора (Рисунок 1.)Используется мотор-редуктор в тех механизмах, в которых не требуется чрезмерно точное позиционирование. Конструктивно, в мотор-редукторе могут быть использованы червячные, цилиндрические или планетарные редукторы. Так, например, червячный мотор-редуктор предполагает использование, в своей конструкции, червячной передачи. Такой мотор-редуктор обладает относительно бесшумной работой и сравнительно небольшими размерами.

Рисунок 1. Мотор-редуктор

В редукторах используются зубчатые передачи, червячные передачи и цепные передачи, которые также могут применяться в различных сочетаниях одновременно, например, червячные и зубчатые, цепные и зубчатые и др. Существуют комбинированные приводы, в которых редукторы компонуют с вариатором.

Цилиндрический редуктор — такая конструкция редуктора является одной из самых популярных. Цилиндрические редукторы используются для изменения скорости вращения при передаче крутящего момента (Рисунок 2). Такие редукторы активно применяются в современных узлах и механизмах общепромышленного назначения.

Рисунок 2. Цилиндрический редуктор.

Цилиндрические редукторы представлены одно-, двух- и трехступенчатыми модификациями. Такие редукторы надежны и долговечны, поэтому, обладающие цилиндрическими редукторами машины и оборудование, выносливы и производительны.

Червячный редуктор – конструкция такого редуктора использует передачу, обладающую резьбой с червячным профилем (Рисунок 3). Механизм червячного редуктора является превосходным решением для передачи крутящего момента между двумя перпендикулярными осями. Так, например, Червячный редуктор используется в рулевом управлении механических транспортных средств, таких, как автомобили. Достоинством червячного редуктора является возможность получения большого передаточного числа в одной ступени (от 80 до нескольких сотен). Червячные редукторы бесшумны, обладают плавностью хода, а также, не требуют использования тормозных механизмов благодаря возможности самостоятельного торможения при достижении определенных передаточных чисел.

Рисунок 3. Червячный редуктор.

Комбинированный редуктор — данный тип редукторов — это совокупность нескольких конструктивных решений, включающая в себя разные виды передач объединенных в одном корпусе. Комбинированный редуктор относится к ряду наиболее практичных редукторов. Он выгодно отличается от других типов редукторов хорошими эксплуатационными характеристиками, при небольших габаритах, а также относительно невысокой ценой. К редукторам комбинированного типа относят: цилиндро-червячные редукторы (Рисунок 4), коническо-цилиндрические и др.

Рисунок 4. Цилиндро-червячный редуктор.

Коническо-цилиндрический редуктор — конструктивно включает в себя одну коническую и несколько цилиндрических передач (Рисунок 5). Использование коническо-цилиндрического редуктора оправдано в случаях, когда ось вала подвода перпендикулярно пересекается с осью вала отбора мощности. Коническо-цилиндрический редуктор, в зависимости от специфики эксплуатации, может быть изготовлен в вертикальном или горизонтальном исполнении. В первой ступени конические колеса, как правило, имеют зубья с криволинейным профилем, поскольку именно на эту ступень приходятся максимальные (до 60 тыс. об/мин) линейные и угловые скорости. В подобных случаях, зубья с плавным профилем не могут обеспечить плавность хода. Несомненными преимуществами конструкции коническо-цилиндрического редуктора являются достаточно высокий КПД, износостойкость и долговечность.

Рисунок 5. Коническо-цилиндрический редуктор.

Планетарный редуктор — один из типичнейших представителей механических редукторов. В основе конструкции такого редуктора лежит использование планетарной передачи, которая преобразует крутящий момент при помощи нескольких зубчатых шестерен, которые взаимодействуя с центральной шестернёй, изменяют скорость вращения на выходе (Рисунок 6).

Рисунок 6.

Планетарный редуктор также называют дифференциальным. В таком редукторе может использоваться как одна, так и несколько планетарных передач (Рисунок 7).

Рисунок 7. Планетарный редуктор.

На сегодняшний день, редукторы широко распространены во всех сферах промышленности и народного хозяйства. Любая строительная, дорожная, землеройная, карьерная техника оснащается стандартными и специальными редукторами. Редукторы интегрируются как в гусеничный, так и в традиционный колесный привод; благодаря этому, специальные машины, эксплуатируемые в сложных условиях, имеют большой клиренс.

Используемое в лесной отрасли и сельском хозяйстве оборудование, такое, как транспортеры, погрузчики, приводы подъемников, поворотные механизмы и многое другое, должно соответствовать самым строгим критериям надежности, эффективности и долговечности. Именно поэтому, редукторы в этих механизмах, а также в оборудовании для горнорудной и добывающей сферы характеризуются максимальной выносливостью и способностью работать продолжительное время в режиме интенсивной эксплуатации.

Редукторы планетарной конструкции подходят для работы в устройствах и механизмах, в которых осуществляется передача очень больших крутящих моментов. Редукторы, удовлетворяющие самым жестким критериям долговечности и надежности, применяются на предприятиях энергетики и нефтепереработки в отопительных системах, вентиляторах, винтовых компрессорах, генераторных установках.

Редукторы, также, нашли применение в пищевой промышленности, особенно в тех механизмах, где реализуются циклы с высоким крутящим моментом при низких оборотах. Это такие механизмы, как мельницы, экструдеры, мешалки, спиральные морозильные аппараты.

В бытовой технике и электрооборудовании, в составе которого имеются электродвигатели, также применяются редукторы, как понижающие и регулирующие обороты устройства. Невозможно представить без редукторов конструкцию миксеров, стиральных машин, кухонных комбайнов, болгарок, дрелей.

Редукторы — необходимая и незаменимая часть очистных сооружений, насосных систем, вентиляционного оборудования.

Точное техническое определение редуктора — устройство для преобразования механической энергии в разрезе параметров. Он имеет характеристику входных и выходных показателей. На практике редуктор может не только менять параметры кинетики и уровни передачи энергии, но и изменять направление вращения и следования валов.

Сегодня редуктор рассматривается в разрезе приспособления, которое используется для изменения частоты вращения вала относительно показателей приводного механизма. При этом параллельно может рассматриваться возможность увеличения крутящего момента или же — обеспечения крайне малого числа оборотов при очень серьезных усилиях. По конструкции редукторы делятся на:

Чтобы понять, насколько тот или иной тип редуктора подойдет для решения поставленных перед ним задач, стоит подробно остановиться на особенностях их работы и условий использования.

Классификация по основным признакам

Современные инженерно-технические стандарты предусматривают классификацию редукторов по следующим признакам:

  • конструкция используемой передачи;
  • пространственное расположение элементов;
  • конструктивное исполнение.

По пространственному расположению ключевых элементов эти устройства подразделяются на редукторы вертикального исполнения и традиционные горизонтальные. Конструктивное исполнение предусматривает два дополнительных вида: чистый механический редуктор, и редуктор с двигательной установкой (мотор-редуктор). Однако общепринятой классификацией редукторов считается таковая по типу используемого передаточного узла (передачи).

Это интересно: Болты — подробная классификация, маркировка, ГОСТы

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.

Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:

А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей

В основе механики работы червячного редуктора лежит идея передачи крутящего момента с винта особой резьбы на зубчатое колесо.

При этом в ходе работы механизма образуются значительные показатели силы трения между поверхностями червяка и зуба приводного механизма вала.

В результате устройство выделяет большое количества тепла, требует особых условий охлаждения, имеет низкую наработку на отказ.

С течением времени из-за разрушения элементов привода возможно возникновения люфтов и увеличение выделения тепла.

К достоинствам червячного редуктора относятся:

  • плавность хода выходного вала;
  • большие передаточные коэффициенты;
  • для выполнения поставленных перед некоторыми механизмами задач полезно свойство самоторможения редуктора: вал невозможно прокрутить при отключенном приводе.

Есть у червячного редуктора весомый список недостатков. Кроме уже упомянутых (значительное выделение тепла, низкий срок службы), к ним относятся:

  • сниженный коэффициент полезного действия, который падает в ходе эксплуатации из-за износа механики;
  • необходима точная регулировка и настройка.

Червячный редуктор требует отдельного крепления при установке для гарантии отсутствия паразитных разнонаправленных сил, действующих на выходной и входной валы. Если это условие не соблюдено — срок службы устройства может быть снижен по сравнению с задекларированным производителем.

Общие особенности и дополнительные характеристики

Как было отмечено ранее, редукторы практически не встречаются в чистом виде. Так, вертикальные цилиндрические редукторы чаще всего имеют несколько конических передач, расположенных горизонтально. В червячных редукторах используются двухступенчатые винты с дополнительным выходным валом. Кроме того, все редукторы могут изготавливаться с двух конструктивных вариантах: чисто механические и мотор-редукторы. Последние получили самое широкое распространение и представляют собой единое устройство, совмещающее в себе электродвигатель, редукторный механизм и различные вспомогательные элементы.

Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней

Редуктор Число ступеней Виды передач Взаимное расположе­ние осей входного и выходного валов
Цилиндрический Одноступенчатый Одна или несколько цилиндрических передач Параллельное
Двухступенчатый; трехступенчатый Параллельное или соосное
Четырехступенчатый Параллельное
Конический Одноступенчатый Одна коническая передача Пересекающееся
Коническо-цилиндрический Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый Одна коническая переда­ча и одна или несколько цилиндрических передач Пересекающееся или скрещивающееся
Червячный Одноступенчатый; двухступенчатый Одна или две червячные передачи Скрещивающееся
Параллельное
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический Двухступенчатый; трехступенчатый Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача Скрещивающееся
Планетарный Одноступенчатый; двухступенчатый; трехступенчатый Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сател­литов Соосное
Цилиндрическо-планетарный Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый Комбинация из одной или нескольких цилин­дрических и планетар­ных передач Параллельное или соосное
Коническо-планетарный Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый Комбинация из одной конической и планетар­ных передач Пересекающееся
Червячно-планетарный Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый Комбинация из одной конической и планетар­ных передач Скрещивающееся
Волновой Одноступенчатый Одна волновая передача Соосное

Ресурс передач, валов и подшипников редукторов

Наименование показателя Тип редуктора Значение показателя, ч
90%-ный ресурс передач и валов Цилиндрический, конический, коническо-цилиндрический, планетарный 25000
90%-ный ресурс подшипников Червячный, глобоидный, волновой 10000
Цилиндрический, конический, коническо-цилиндрический, планетарный 12500
Червячный 5000
Глобоидный, волновой 10000

Где применяют червячные редукторы

Червячные редукторы чаще всего используются в механизмах, где требуется передача незначительной мощности при большом коэффициенте преобразования. Например, устройства со слабыми высокооборотистыми двигателями, обеспечивающие малое количество ходов или оборотов исполнительного органа.

Множество механизмов могут требовать низкой угловой скорости поворота выходного вала. В этом случае червячный редуктор будет идеален. Он гарантирует значительный крутящий момент на выходе, а благодаря огромному передаточному числу — количество оборотов на выходе весьма мало. Это могут быть приводы ворот, различные подъемники рычажной конструкции.

Для решения некоторых задач может быть полезным особенность червячных редукторов, которая состоит в изменении направления выходного вала относительно входного на 90 градусов. Этот показатель никогда не изменяется.

Отдельно стоит отметить комбинированные зубчатые редукторы. В них осуществляется двойное преобразование: предварительное с помощью цилиндрической схемы и окончательное — червячной передачей. Этим достигается еще больший коэффициент преобразования для самых низких показателей угловой скорости выходного вала.

Конструкция и назначение редуктора

Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.

В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.

Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.

Конструктивные особенности редуктора

Конструктивное исполнение – это корпус, внутри которого находятся все элементы передачи – валы, шестерни и подшипники, зубчатые колеса и другие. За счет разницы передаточных чисел сопряженных шестерен, редуктор может снижать скорость вращения выходного вала, относительно скорости входного. Благодаря этому свойству, редуктор активно используется как привод для разных двигателей и механизмов. Универсальность применения, которой обладает редуктор, предопределяет его широкое применение в промышленности.

Для работы, например, конвейера, нужны подшипники и приводные цепи, способные обеспечить движение различных транспортеров и грузовых площадок. Все конвейерные механизмы приводит в движение мотор-редуктор, представляющий собой электродвигатель, конструктивно совмещенный с центральной шестерней редуктора любого типа передачи.

Благодаря тому, что мотор-редуктор имеет простую конструкцию, он не требует постоянного технического обслуживания, а его компактные размеры позволяют закрепить на раму подъемного механизма, не занимая лишнего пространства. В редукторах высокоточного позиционирования, используются радиально-аксиальные подшипники, установленные в композитные положения, обеспечивающие плавное и бесшумное вращение вала. Редукторы разного типа устроены по своему, их валы могут находиться как в одной плоскости, так и под углом друг к другу. От этого зависит производительность редуктора и его передаточное число.

Количество ступеней редуктора

Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.

Входные и выходные валы редукторов

В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.

Срок службы редуктора

Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.

Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:

Тип передачи редуктора

Гарантированный ресурс в часах

Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая

более 25000

Волновая, червячная, глобоидная

более 10000

Полезность того или иного редуктора для создания конкретного устройства всегда оценивается индивидуально. Цилиндрические — способны удовлетворить большинство потребностей. Однако отраслей, где крайне полезными будут червячные или планетарные редукторы — также достаточно много.

Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки

Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.

Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:

  • выбор редуктора по типу механической передачи
  • определение габарита (типоразмера) редуктора
  • определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
  • определение температурного режима редуктора

На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.

На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.

Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.

Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *