Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности производства редукторов

Справочная информация по выбору редуктора

Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.

Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.

Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.

Работа любого редуктора подпадает под действие Золотого правила механики: редуктор практически не изменяет передаваемую вращением мощность (с поправкой на КПД), а лишь взаимообратно изменяет две её составляющие — крутящий момент и угловую скорость. Величина изменения определяется передаточным отношением. При этом редукция усилия предполагает, что крутящий момент на входе в редуктор будет меньше, чем на выходе с него, а угловая скорость, соответственно, наоборот — на входе будет больше чем на выходе. Передаточное отношение любого подобного редуктора больше единицы, а сам термин «редуктор», упомянутый без каких-либо дополнительных определений к нему, подразумевает именно редуктор подобного плана.

В редких случаях (в основном, из компоновочных соображений) в технике применяются редукторы с передаточным отношением меньше единицы. Такой редуктор в русскоязычном речевом обиходе называется «повышающим редуктором». Определение «повышающий» здесь происходит как от факта повышения усилия, необходимого для привода конечного устройства, так и от повышения угловой скорости ведомой шестерни в таком редукторе. Формально, исходя из этимологии термина «редуктор», термин «повышающий редуктор» есть оксюморон, но фактически распространённого синонима в русском языке нет, а, возможно, более подходящий сюда термин «мультипликатор» в обиходе практически не используется и малопонятен. При этом такой термин как «повышающая передача» официально зафиксирован ГОСТ-ом и правомерно присутствует в инженерно-техническом лексиконе.

Редукторы с цилиндрической и конической передачей

В качестве передаточного узла используется зубчатая передача цилиндрической или конической формы. Показатель КПД редукторов этого типа чрезвычайно высок: от 80 до 98% в зависимости от количества звеньев. Важной особенностью цилиндрических и конических редукторов считается отсутствие нагревающихся элементов. Из-за простоты своего внутреннего устройства они не нуждаются в дополнительном охлаждении или усилении конструкции, что объясняет их высокую надежность и простоту в эксплуатации.

Процесс изготовления редуктора

Сначала рассчитываются параметры силовой установки. Число оборотов коленчатого вала можно найти в технических характеристиках.

Это первая величина, требующаяся для выполнения расчета. Значение — непостоянное, с добавлением «газа» число оборотов возрастает. Базовая величина: холостые обороты +10%.

Далее, производится расчёт оборотов осей подвески. Зная размеры колес, удастся вычислить величину выбега за оборот. Высчитывается число оборотов оси для обеспечения комфортной скорости — 3−5 км/ч, что является второй величиной для проектирования.

К примеру, обороты холостого хода +10% — это 600 об./мин. Требуемые обороты оси колеса для 3 км/ч — это 200 об./мин. Так, передаточное отношение должно быть 3:1. Скорость вращения оси уменьшается втрое по отношению к скорости вала двигателя, и крутящий момент увеличивается, соответственно в три раза. Типы редукторов:

  • Шестерёнчатые — используют соотношение числа зубьев ведомой и ведущей шестерен. Работает устройство по принципу — пар в коробке передач. Неважно, какую форму имеют шестерни, — зубья могут быть прямыми или косыми. Коническая шестерня используется, когда для мотоблока нужен угловой редуктор. Зависит всё от расположения мотора. Если между валом мотора и колёсами обеспечена соосность, угол не требуется.
  • Червячный привод нужен для создания большого передаточного числа, когда есть большая разница между оборотами ведущей оси и двигателя. Эта конструкция сложнее в изготовлении и обслуживании. Решение оптимальное, если вал мотора перпендикулярен оси колёс.
  • Цепные редукторы работают по принципу велосипеда, но наоборот. Ведущей является звёздочка меньшего размера. Надёжность конструкции определяет качество металла шестерен и прочность цепи. Простой комплект от велосипеда нагрузки может не выдержать, поэтому используются более прочные — мотоциклетные.
  • Ременные устройства в изготовлении наиболее простые. Они же являются самыми ненадёжными и слабыми. Большой крутящий момент не передаётся, так как ремни будут проскальзывать. Но уменьшается шоковая нагрузка на двигатель — конструкция более щадящая к приводному валу, сглаживаются рывки. Проскальзывание устраняется путём установки зубчатого ремня. В этом случае, нужно найти пару зубчатых шкивов, к примеру, от автомобильной системы ГРМ.
  • Комбинированная система. Устройство с цепной и шестерёнчатой передачей, может быть изготовлено в одном корпусе, хотя расчёты в этом случае более сложные. Зато есть возможность передать громадный крутящий момент при малой мощности мотора.

При выборе какой угодно конструкции не забывайте о следующих правилах:

  • не допускайте перекосов между ведомой и ведущей частью;
  • втулки нельзя применять, лишь подшипники.

Любое устройство, кроме ременного, нужно постоянно смазывать, поэтому, оно должно находиться в коробке. Герметичный корпус защитит от грязи и пыли, попадание которых неизбежно во время полевых работ. На валах устанавливаются сальники.

В качестве примера можно взять фабричные изделия для советской сельскохозяйственной техники. Цепная передача к смазке не столь чувствительна, но цепь нужно регулярно очищать и смазывать.

Доработка готовой конструкции

Можно выбрать корпус подходящего размера на свалке старой техники, просверлить на подшипниках отверстия для валов и собрать устройство не хуже заводского! Практика показывает, что подбор готовых конструкций с мелкими доработками намного эффективней.

Примером нам послужит самодельный блок на базе двигателя мотоцикла «ИЖ». Используется «родная» коробка передач с возможностью переключения скоростей. Не хватает штатного передаточного числа, но маленькая звезда на выходном валу коробки передач с крупной звездой от ведущего колеса, обеспечивают уже хорошее снижение числа оборотов.

На вал, который установлен в подиум для подшипников, надета другая маленькая звёздочка, что при помощи второй цепи передаёт на колёса крутящий момент. На ведущую ось, в свою очередь, установлена звезда большого диаметра. В итоге получилась конструкция с 2-ступенчатым понижением оборотов и большим крутящим моментом.

Используя коробку передач от мотоцикла, можно подобрать необходимую скорость движения, почти не используя ручку газа. Практически всегда мотор работает на холостых оборотах, благодаря чему его ресурс продлевается.

Не менее популярен готовый редуктор от мотороллера «Муравей». Не требуется использовать колёсную платформу целиком, хватит установки на мост ваших катков. Применив коробку передач от выбранного двигателя, получите оптимальное соотношение скорости движения и мощности.

Классификация редукторов

На сегодняшний день типы редукторов классифицируются на основе:

  • типа механической передачи;
  • расположения элементов в пространстве;
  • конструктивных особенностей.

В зависимости от расположения элементов они бывают вертикального и горизонтального исполнения. Среди различных типов можно выделить традиционные механические и мотор-редукторы (с дополнительно установленной двигательной установкой).

Основная, общепринятая классификация редукторов разработана в зависимости от типа передачи и по форме шестерен:

Цилиндрический и конический редуктор

В основе таких моделей используются конические и цилиндрические передачи. Данный тип прямого редуктора характеризируется высоким уровнем КПД (более 80%, в зависимости от количества зубьев). Еще одним преимуществом является практически полное отсутствие нагрева из-за отсутствия нагревающихся элементов. Это позволяет добиться простоты механизма, отсутствия необходимости в дополнительных мерах охлаждения. Данный тип получил высокую популярность благодаря надежности и долговечности.

Планетарный

Отличается от большинства других видов схемой расположения элементов. В его основе лежит планетарная передача. Основной ее функцией можно назвать преобразование поступающего момента. Подобные модели отличаются компактностью благодаря тому, что рабочие элементы находятся в одной геометрической оси, чего нельзя встретить в стандартных механизмах. Широко распространены в сфере приборостроения и машиностроения. Они позволяют комбинировать преимущества цилиндрических и червячных.

Позволяют также добиться оптимального соотношения производительности, компактности, надежности и долговечности.

Червячный

В основе этого вида лежит червячная передача, которая позволяет использовать его для различных целей. Использование этой модели помогает преобразовывать как прямой, так и угловой крутящий момент. В основе конструкции лежит спиралевидный винт, который формой напоминает червяка, из-за чего он получил свое название. Используется довольно редко, так как не отличается надежностью и высокой производительностью. В некоторых случаях при повышении нагрузки может выйти из строя. Несмотря на свои недостатки, он прочно занял свое место в машиностроении, так как является незаменимым при передаче усилия между перпендикулярно расположенными валами.

Волновой

Имеет особенный характеристический размер и тип конструкции, в основе которой лежит неподвижный корпус с нарезанными зубьями. Внутри корпуса расположен гибкий элемент, усилие на которые передается ведущим валом, соединенным с ним. Гибкий элемент изготовлен в виде овала, благодаря чему при движении внутри корпуса создает волнообразные движения.

Данный тип отличается высокой производительностью, имея высокое передаточное отношение, достичь которое невозможно с помощью других моделей. Отличается компактными размерами, что особо важно для использования в точном машиностроении.

Следует отметить, что современные тенденции машиностроения требуют особых характеристик от редукторов. Из-за этого все большего распространения получают комбинированные модели. Цилиндрические модели дополняют коническими горизонтальными передачами. Червячные дополняются дополнительными валами, а также некоторые модели оснащаются дополнительными моторами.

Различные виды мотор-редукторов получили широкое распространение благодаря тому, что в одном механизме объединяют еще и электродвигатель и все необходимые дополнительные элементы.

Справочная информация. Что такое редукторы и где они применяются

Редукторы — это механизмы, которые регулируют скорость электродвигателей, позволяя им работать с определенной частотой вращения. Они состоят из ряда шестерен, составляющих кинематическую цепь. При этом выходной крутящий момент и скорость определяются передаточным числом редуктора. Ориентации зубчатых зубов также оказывают значительное влияние на эффективность, крутящий момент и скорость устройства.

Промышленный редуктор — это устройство, состоящее из зубчатых колёс, которое преобразует и передает механическую энергию от двигателя к нагрузке. Предназначен он для изменения соотношения скорости вращения и крутящего момента между источником энергии вращения и исполнительным устройством. Промышленные редукторы должны быть надежными и в то же время компактными. Надежность и безопасность – их основной критерий. Редукторы имеют широкий спектр применения в различных сферах промышленности и сельского хозяйства. Для этого они адаптируют скорость двигателя к необходимым значениям. Адаптация скорости — это то, что обеспечивает правильное функционирование машин.

Мотор-редуктор состоит из редуктора и электродвигателя которые соединены с помощью фланцев в единую конструкцию. Электродвигатель закрыт и охлаждается одним или несколькими вентиляторами. Это гарантирует, что все компоненты работают с максимальной эффективностью без перегрева.

Основные сферы применения редукторов:

  • металлообработка и машиностроение;
  • электроэнергетика;
  • лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность;
  • цветная и чёрная металлургия;
  • химическая и нефтехимическая промышленность;
  • производство строительных материалов;
  • топливная промышленность.

В редукторах используется широкий спектр шестерен, включая червячные, конические и спирально-конические, косозубые и прямозубые. Каждый из этих механизмов разработан для выполнения определенной задачи в редукторах, от снижения скорости до изменения направления выходного вала. Однако каждая дополнительная передача приводит к потере мощности из-за трения, а эффективность является ключом к правильной конструкции системы. Выбор правильной конструкции редуктора для конкретного применения может стать решающим решением, которое повлияет на производительность, эффективность, надежность и стоимость. Поэтому очень важно хорошо понимать устройство редуктора и его основные принципы работы.

Шестерни

Шестерни используются со времен Архимеда и Аристотеля, и они продолжают играть важную роль в механических системах по всему миру. Несмотря на то, что основные принципы остаются неизменными, технология значительно продвинулась вперед.

Шестерни представляют собой наборы колес, которые имеют выступающие элементы, называемые «зубьями», которые подходят друг к другу, так что одни колеса (ведущие колеса) тянут за собой другие (ведомые или ведомые).
Условием для «сцепления» колес, то есть возможности правильного соединения и передачи движения, является то, что они имеют одинаковые параметры или размеры зубьев.
Зубчатое колесо передает движение следующему колесу, которое движется в направлении, противоположном исходному.
Это очень прочные системы, которые позволяют передавать большие мощности между проксимальными, параллельными, перпендикулярными или наклонными осями, в зависимости от их конструкции.

Одноступенчатый зубчатый механизм

Двухступенчатый зубчатый механизм

Зубчатая передача — это механические элементы для передачи вращения, состоящие из двух зубчатых колес, одно ведущее, а другое ведомое.

Достоинства, недостатки зубчатых пар

Эти механизмы имеют множество преимуществ перед ремённой и цепной передачей, однако есть и некоторые недостатки.

Преимущества

  • Занимают мало места
  • Не имеют скольжения
  • Могут передавать большую мощность
  • Не требуют особого обслуживания

Недостатки

  • Они дороже и сложнее в производстве
  • Они издают много шума в процессе вращения

В зубчатых колесах необходимо различать следующие части, которые определяют саму шестерню и зуб:

  • Зубья шестерни. Именно они создают толкающее усилие и передают мощность от ведущей оси на ведомую. У них есть характерный профиль, который учитывается при их проектировании и изготовлении.
  • Внешняя окружность. Этот параметр ограничивает внешнюю часть шестерни.
  • Внутренняя окружность. Этот параметр ограничивает внутреннею часть шестерни.
  • Рабочая окружность. Это окружность, по которой сцепляются зубы.

Изображение смещения точки зацепления прямозубой шестерни

Радиусы рабочей (Rp), внешней (Re) и внутренней (Ri) окружностей.

Типы шестерен

Прямозубые шестерниПрямозубые шестерни используются в передачах с параллельными валами. Они являются одним из наиболее часто используемых механизмов и встречаются в любом типе машин: часах, игрушках, станках и т.д.
Косозубые шестерниЕго зубья расположены по параллельной спирали вокруг цилиндра.
Косозубые шестерни могут передавать движение (мощность) между параллельными осями или между осями, пересекающимися в любом направлении (даже перпендикулярном).
Эта система зацепления зубьев обеспечивает более плавную передачу, чем у цилиндрических зубчатых колес, поскольку в один и тот же момент находится в контакте несколько пар зубьев, что делает систему более тихой, с передачей усилия и более равномерным и безопасным движением.
Конические шестерниКонические шестерни используются для передачи движения между перпендикулярными осями или для осей с углами, отличными от 90 градусов.
Это зубчатые колеса в форме усеченного конуса, которые могут быть прямыми или изогнутыми (гипоидными), причем последние широко используются в системах трансмиссии автомобилей.

По положению звездочек

Внешние шестерниЗубья обоих колес находятся на внешней поверхности.
Внутренние шестерниЗубья одного из колес находятся с внутренней стороны.

Редуктор снижает скорость электродвигателя пропорционально передаточному отношению. Передаточное число — это соотношение между входной и выходной скоростью, при этом выход всегда определяется как единица.

Например, для первичного электродвигателя со скоростью 1500 об/мин и ведомой машины со скоростью 500 об/мин соотношение будет следующим:

Вход / выход или 1500 / 500 = 3,00: 1

Проще говоря, три оборота входного вала производят один оборот выходного вала. Для достижения желаемой выходной мощности и скорости в редукторах могут использоваться различные механизмы передачи, крутящего момента. Зубчатые передачи различаются по эффективности, размерам, уровню шума, срокам службы и требований к техническому обслуживанию. Тип зубчатой передачи определяется конструкцией зубьев шестерни и тем, как они входят в зацепление.

Цилиндрические шестерни

Цилиндрические зубчатые колеса используются в механических редукторах для увеличения или уменьшения скорости устройства или увеличения крутящего момента путем передачи вращения и мощности от одного вала к другому через ряд сопряженных шестерен. Цилиндрические зубчатые колеса широко используются в редукторах и составляют львиную долю всего рынка зубчатых колес. Зубчатые колёса – это шестерни с зубьями, равномерно расположенными на цилиндрической поверхности. Существует два основных семейства цилиндрических зубчатых колес:

  1. Прямозубые шестерни
  2. Косозубые шестерни

Эти два семейства основаны на форме профиля зубьев, которая может быть прямой или параллельной оси. Косозубые шестерни работают с меньшим шумом поскольку зацепление зубьев в них происходит постепенно — в отличие от прямозубых шестерен, в которых зацепляется сразу вся поверхность зуба.

Прямозубые шестерни

Прямозубая шестерня имеет зубья параллельные оси вращения. Эта конструкция обеспечивает экономичные характеристики и одинаково хороша для редукторов с высоким и низким коэффициентом полезного действия. Для достижения высоких передаточных чисел редуктор может иметь комбинацию из нескольких ступеней с прямозубыми шестрнями.

Однако прямолинейная конструкция зубчатого колеса означает, что точка зацепления шестерен происходит вдоль только одного зуба, что может вызвать повышенный износ и шум, особенно на более высоких скоростях. Шум вызван единственной точкой контакта между ведущей и ведомой шестернями в начале зацепления.

Косозубая шестерня позволяет использовать большую площадь контакта с зубьями, что увеличивает передаваемый крутящий момент на 10-15%, сохраняя при этом очень хорошую эффективность.

Как же редуктор понижает частоту вращения?

Цилиндрические редукторы имеют преимущества в отношении крутящего момента по сравнению с другими типами редукторов. Однако у них есть и недостатки. Цилиндрические модели имеют более низкую перегрузочную способность по сравнению планетарными, связано это с тем, что нагрузка передается на меньшее количество зубьев, что снижает эффективность и увеличивает их износ. Применение косозубых зубчатых колес в цилиндрических редукторах позволило существенно увеличить рабочий ресурс и максимальный крутящий момент. Для получения высокоэффективного зацепления между зубьями в косозубых зубчатых колесах используются закаленные зубья с изогнутым профилем. Косозубые шестерни настолько эффективны, что зубья практически не изнашиваются.

Планетарные редукторы считаются самыми надежными относительно других приводов. По этой причине они используются во многих промышленных установках. Кроме того, планетарный редуктор универсальный и поэтому подходит для многих сфер индустрии, от промышленной автоматизации до робототехники.
В планетарных приводах солнечная шестерня расположена в центре редуктора потому что насаживается непосредственно на вал двигателя и передает движение другим зубчатым колесам, «сателлитам». Они прикреплены штифтами к «водилу» планетарной передачи и вращаются внутри зубчатой коронной шестерни, расположенной на внешней поверхности редуктора. Количество несущих сателлитов представляет собой ступени редуктора. Последний держатель сателлитов соединен с выходным валом. Такая конструкция позволяет планетарному редуктору передавать максимальный крутящий момент при тех же габаритных размерах, что и у других типов редукторов.

Червячный редуктор. Механизм привода червячной передачи представляет собой комбинацию червяка (винта) и червячной передачи (колеса), которая используется для уменьшения скорости вращения и увеличения крутящего момента. Червяк всегда является ведущим, а колесо — ведомой шестерней. Обратное вращение невозможно и может привести к поломке редуктора. Червячный редуктор обычно используется для передачи крутящего момента в перпендикулярном направлении. Например, в трехмерном пространстве (плоскость X и Y и Z), если червяк вращается вдоль оси X, шестерня будет вращаться вдоль оси Z.

Червячные редукторы обычно используются, когда требуется большое снижение скорости в компактном пространстве. Однако в червячных редукторах движение между червяком и зубчатым колесом является скользящим, следовательно, мощность теряется в виде тепла на трение. КПД червячных передач относительно низок по сравнению с цилиндрическими и косозубыми передачами.

Срок службы редукторов общепромышленного исполнения:

Расчет редуктора (или мотор-редуктора) для промышленного применения обычно начинается с определения соответствующего эксплуатационного коэффициента. Проще говоря, коэффициент полезного действия — это отношение номинальной мощности (или крутящего момента) редуктора к фактической мощности с учетом потерь на трения и нагрев. Коэффициенты обслуживания определяются ассоциацией производителей редукторов в зависимости от типа зубчатых передач и ожидаемых рабочих нагрузок.

Наименование показателя

Модель редуктора

Значение показателя, ч

90% ресурс передач и валов

Конический, цилиндрический, коническо-цилиндрический, планетарный

Что такое редуктор, как он работает, зачем используется

Механические редукторы позволяют взаимообратно изменять угловую скорость и крутящий момент. Эти величины выражаются передаточным отношением. Так, крутящий момент на входе в механизм редуктора выше, чем при выходе. При этом угловая скорость после прохождения устройства получается выше. Именно механизм такого типа обычно и подразумевается под определением «редуктор». Передаточное число данного устройства всегда больше единицы.

Также существует понятие «повышающих редукторов». Под ним подразумеваются устройства противоположного направления действия, которые способны повышать прикладываемое усилие. Такой термин не применяется в официальной литературе, однако в ГОСТах используется понятие «повышающая передача», образование которой и подразумевает использование механизма такого типа.

Сам механизм простейшего редуктора подразумевает сцепление двух шестерней разного диаметра. Ведущая, на которую оказывается вращательное усилие, имеет меньший диаметр, а ведомая больший. К примеру, если в последней количество зубцов выше в 2 раза, то если первая сделает один оборот вокруг своей оси, то соединенная с ней ведомая обернется только наполовину. При этом тяговая способность на ее валу повысится в 2 раза, против того, что выдает источник вращения.

В целом механизм классического редуктора состоит из таких деталей:

  • Корпус.
  • Шестерни.
  • Валы.

В конструкции может предусматриваться не два, а больше шестерен. Более сложные могут иметь возможность переключения ведомых элементов, чтобы получать на выходе крутящий момент с определенной изменяемой мощностью и угловой скоростью. По этому принципу работает коробка переключения передач автомобиля. Также в конструкции редуктора может предусматриваться система смазки или принудительного охлаждения.

Чтобы редуктор мог работать, важно, сцепление ведомого, ведущего и промежуточных элементов между собой. Для этого у них предусматриваются одинаковые зубья. Они идентичны по размеру, форме и шагу.

В качестве источника крутящего момента редуктора может применяться двигатель внутреннего сгорания, лопасти ветряка, гидростанции, электромотор или приводная ручка. Развиваемое ими усилие может быть недостаточным для конкретного подключенного механизма, или же ему недостает скорости. В таком случае применяются редукторы с необходимым передаточным числом.

При использовании редукторов всегда повышение скорости сопровождается снижением мощности крутящего момента и наоборот. В связи с этим важно высчитать необходимые значения передаточного числа для конкретного потребителя. Передаточное число редуктора рассчитывается в результате деления количества зубьев ведомой шестерни на ведущей. К примеру, у устройства со значениями 40 и 20 зубьев, оно составляет 2.

К примеру, если требуется использовать мотор для подъема груза путем намотки троса на барабан, то требуется невысокое вращение с малым крутящим моментом. В такой ситуации используется редуктор. Он меняет выходные характеристики, создавая оптимальный баланс между мощностью и скоростью. Хорошо эту ситуацию показывает пример велосипеда. Его звездочки соединенные роликовой цепью являются примером простого редуктора. Однако за счет того, что связка между ними происходит через цепь, то они имеют одинаковое направление вращения. Так, велосипедист выдает ограниченную мощность. Меняя сочетание ведомых звездочек при переключении передач, он может регулировать нагрузку при вращении педалей. Чем на большую ведомую звездочку выполняется переход, тем быстрее едет велосипед, но при этом крутить педали становится сложнее.

Виды редукторов

В современных механизмах применяют различные типы редукторов. Их классификация выполняется по нескольким параметрам:
  • Типу передачи.
  • Числу ступеней.
  • Типу зубчатых колес.
  • Расположению валов.

Все эти параметры являются важными составляющими, которые нужно учитывать при подборе редуктора для решения конкретных задач. Одни механизмы склонны к нагреву при высоких оборотах, другие меняют угол передачи крутящего момента, третьи отличаются компактностью и т.д.

Типы передачи
По типу передачи выполняется разделение редукторов на 4 вида:
  • Червячные.
  • Зубчатые.
  • Зубчато-червячные.
  • Планетарные.
Червячный тип

Состоит из червячного вала с винтовой накаткой, подобной резьбе, и зубчатого колеса с косыми зубами. С его помощью выполняется увеличение крутящего момента с уменьшением количества оборотов привода. Червячные редукторы получили распространение в разных сферах. К примеру, их устанавливают на привод автоматических ворот, станки по обработке металлов, электроподъемники. Устройство отличается приемлемым КПД. Оно встречается как в компактном исполнении, так и в виде больших промышленных механизмов. Размер редуктора влияет сугубо на механическую прочность. Перегрузка компактного механизма приводит к деформации вала или повреждению зубьев на шестерни. Чем крупнее редуктор, тем ниже такая вероятность.

Червячные редукторы отличаются сравнительно низким уровнем шума. Они имеют эффект самоторможения. При прекращении вращения они быстро останавливаются, а не оборачиваются по инерции. Специфика использования червячных редукторов заключается в том, что в них приводной вал располагается под прямым углом относительно ведомого. Это обусловлено особенностью стыковки червячного винта с шестерней.

Цилиндрический

Состоит только из шестерен в корпусе, насаженных на валы. За счет этого направление передачи крутящего момента не изменяется, как в червячном механизме. Устройства этого типа могут применяться как для повышения, так и снижения крутящего момента. Зачастую в их конструкции применяются промежуточные шестерни, чтобы пройти более точную коррекцию передаточного числа.

Чтобы зубчатые редукторы были действительно эффективными, в них применяется набор шестерен, расположенных ступенями. Такие устройства называют ступенчатыми. Первая пара выполняет преобразование крутящего момента в одно значение, после нее оно передается с другим и т.д. Естественно подобные сложения всегда влекут за собой снижение надежности и простоты ремонта. Подобные устройства могут иметь различные габариты, даже весьма компактные, несмотря на большой набор деталей

Планетарный редуктор

Имеет существенные отличия от обычного зубчатого и червячного. Его особенность в соосности входящего и выходящего потока мощности. Внутри корпуса редуктора имеются зубья. Данная деталь называется корончатая шестерня. Это обеспечивает сцепку с тремя, четырьмя или более сателлитными зубчатками. Те в свою очередь соединяются между собой водилом. При вращении они раскручивают центральную шестерню, называемую солнечной.

Существуют различные конфигурации планетарного редуктора, у которых в качестве опорного звена применяется:
  • Коронная шестерня.
  • Солнечная шестерня.
  • Водило.

На практике можно использовать в качестве ведущего и ведомого любое звено планетарного редуктора. Однако в зависимости от применяемого варианта, рабочие качества механизма меняются. Такие устройства используются на гусеничной технике, грузовых машинах, больших лебедках, в конструкции автомобильного стартера.

Реверсивное движение

Специфика механики работы редуктора подразумевает, что при раскручивании ведущей шестерни в одну сторону, ведомая вращается в противоположную. Во многих случаях это не имеет никакого значения, или решается дальнейшей модернизацией механизма, принимающего передаваемый крутящий момент.

Если реверсивное движение является неприемлемым, для решения этой проблемы редуктор предусматривает промежуточную шестерню. Она сцепляется с ведущей, и в результате воздействия оборачивается в противоположном направлении. После этого уже в паре с ведомой крутит ее наоборот. Таким образом, направление вращения на выходе с редуктора получается такое же, как и на входе.

Применение промежуточной шестерни никак не влияют на конечное передаточное число, при условии их правильного расчета. Также при корректировке на них количества зубьев, можно менять фактические параметры редуктора, уменьшая ведомую зубчатку для компактности механизма.

Нередко в конструкции редукторов можно встретить целый ряд из промежуточных шестерен в непарном количестве, хотя на практике достаточно одной зубчатки. Увеличение их количества вызвано необходимостью удлинения передачи, к примеру, если требуется, чтобы ведомый вал расположился с большим выносом в сторону относительно ведущего.

Также в редукторах может использоваться увеличенное количество промежуточных шестерен разного размера с целью отбора от каждой из них крутящего момента с определенной угловой скоростью. Это требуется для функционирования вспомогательных механизмов. К примеру, с одной из зубчаток может сниматься вращение для работы маслонасоса принудительной смазки и т.д.

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

Параллельные оси входного/выходного валов

  • оси в горизонтальной плоскости;
  • оси в вертикальной плоскости (входной вал — над или под выходным валом);
  • оси в наклонной плоскости.

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

Номинальное передаточное число

Частота вращения червяка, об/мин

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)

Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм

Номинальная радиальная сила, Н

выходной вал

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

Номинальные передаточные отношения

Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм

Номинальная радиальная сила, Н

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

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)

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector