Назначение редуктора в приводе машины. Редукторы

Тип редуктора определяется составом передач, порядком их размещения в направлении от ведущего – быстроходного вала к ведомому – тихоходному валу и положением колёс в пространстве. Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:

1) по типу передачи – зубчатые, червячные, зубчато-червячные;
2) по числу ступеней – одноступенчатые, двухступенчатые, и т. д.;
3) по типу зубчатых колес – цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.;
4) по относительному расположению валов в пространстве –горизонтальные, вертикальные.

Исполнение редуктора определяется передаточным числом, формой концов валов и вариантом сборки.

Цилиндрические редукторы получили широкое распространение в машиностроении благодаря широкому диапазону передаваемых мощностей, долговечности, простоте изготовления.

Одноступенчатые цилиндрические редукторы горизонтальные рис. 2.8.1 и вертикальный рис.2.8.2 имеют, как правило, косозубое зацепление. Передаточное число таких редукторов u<8.

Рисунок 2.8.1 Одноступенчатые цилиндрические редукторы горизонтальные

Рисунок 2.8.2 Одноступенчатый цилиндрический редукторы вертикальный

Двухступенчатые цилиндрические редукторы рис.2.8.3 – горизонтальный, рис. 2.8.4– вертикальный. Передаточное число u = 8…40

Рисунок 2.8.3 Двухступенчатый цилиндрический редуктор горизонтальный

Рисунок 2.8.4 Двухступенчатый цилиндрический редуктор вертикальный

Трёхступенчатые цилиндрические редукторы. Эти редукторы выполняют преимущественно на базе горизонтальной схемы. Диапазон передаточных чисел u = 31,5…180.

Конические редукторы рис.2.8.5 применяют, когда необходимо передавать вращающий момент между валами со взаимно перпендикулярным расположением осей. Передаточное число таких редукторов u<=5 .

Рисунок 2.8.5 Конические редукторы

Коническо-цилиндричекие редукторы рис.2.8.6 независимо от числа ступеней и компоновки выполняют с быстроходной конической ступенью. Передаточное число u = 8…31,5.

Рисунок 2.8.6 Коническо-цилиндричекие редукторы

Червячные редукторы вследствие низкого КПД и меньшего ресурса, чем у зубчатых редукторов, не рекомендуется применять их в машинах непрерывного действия.

Компоновочные возможности ограничены и сводятся к трём основным схемам редукторов: с нижним, верхним и боковым расположением червяка рис 2.8.7. Выбор схемы редуктора обычно диктуется удобством компоновки привода в целом. Диапазон передаточных чисел u = 8…80, рекомендуется u<=63 .

Рисунок 2.8.7 Червячные редукторы

Червячно-цилиндрический двухступенчатый редуктор рис.2.8.8 имеет червячную быстроходную ступень и одну червячно-цилиндрическую или две червячно- цилиндрические ступени с параметрами редуктора развёрнутой схемы. Редукторы имеют большое передаточное число и низкий уровень шума. Червяк обычно располагают внизу, что вызвано условиями смазывания зацепления, расположением подшипников червяка и условиями сборки.

Рисунок 2.8.8 Червячно-цилиндрический двухступенчатый редуктор

Мотор-редукторы представляют собой агрегат, в котором объединены электродвигатель и редуктор. Это делается с целью уменьшения габаритов привода и улучшения его внешнего вида.

Планетарные редукторы позволяют получить большое передаточное число при малых габаритах. По конструкции они сложнее вышеописанных редукторов. Наиболее распространен простой планетарный зубчатый редуктор рис. 2.8.9.

Рисунок 2.8.9 Планетарный редуктор

Волновые редукторы являются разновидностью планетарных редукторов. Для обозначения передач используются прописные буквы русского алфавита: Ц – цилиндрическая, К – коническая, Ч – червячная, П – планетарная, В – волновая.

Если в редукторе две или более одинаковых передач, то после буквы ставится соответствующая цифра. Пример: Ц (рис.2.8.1, 2.8.2); Ц2 (рис.2.8.3); КЦ (рис.2.8.6); Ч (рис.2.8.7); ЦЧ 9 (рис.2.8.8). Если все валы редуктора находятся в вертикальной плоскости, то к обозначению добавляется индекс В. Если ось тихоходного вала вертикальна, то добавляется индекс Т, если ось быстроходного вала вертикальна, то – индекс Б. КЦт, КБ Ц (рис.2.8.6).

Редукторы - продукция материально-технического назначения. Эти механизмы служат для изменения скорости вращения при передачи вращательного движения от одного вала к другому.

Мотор редуктор - представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). Мотор-редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением (с полым валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами приводов различных назначений, размеров и мощностей. Мотор редуктор, как универсальный элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.

22.05.2017

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:

• конические и коническо-цилиндрические ;
• комбинированные , в которых применено одновременно несколько схем преобразования.

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.

Цилиндрический редуктор: общие сведения

Цилиндрический редуктор относится к самому распространенному типу преобразовательных механизмов. Он обладает главной характеристикой: входной и выходной валы строго параллельны, но не обязательно соосны .

К достоинствам цилиндрического редуктора относятся:

• высокий КПД, потери энергии минимальны;
• не обладает самоторможением, всегда есть возможность прокрутить выходной вал даже при приложении малого усилия;
• может транспортировать высокую мощность;
• обладает кинематической точностью;
• практически не нагреваются, не требуя особых условий охлаждения;
• выпускаются изделия с разным передаточным числом и ступенями преобразования.

Благодаря присутствию на рынке большого ассортимента изделий, нетрудно подобрать цилиндрический редуктор с нужным передаточным числом для применения в том или ином механизме.

Как работает и где применяется цилиндрический редуктор

Основа конструкции цилиндрического редуктора - зубчатые колеса в форме цилиндров. Соосность (Расположение осей деталей машины (узлов, агрегатов и т. п.) на одной линии)входного и выходного валов зависят от числа ступеней передачи. В самом простом варианте внутри корпуса находятся всего два цилиндрических зубчатых колеса. В этом случае смещение выходного вала от оси входного определяется как сумма радиусов колес по внешнему контуру за вычетом глубины зубьев.

Соосность входного и выходного валов достигается применением нескольких ступеней преобразования. В этом случае внутри корпуса расположено нечетное количество цилиндрических зубчатых колес, некоторые из которых являются вспомогательными. Они могут выполнять роль как простого передаточного механизма без преобразования, так и иметь передаточный коэффициент для снижения нагрузки на зубья и повышения срока службы механизма.

Цилиндрические редукторы выпускаются в закрытых корпусах, большинство из них не требует специального обслуживания. Область применения этих устройств чрезвычайно широка. Они гарантируют плавную передачу хода, но не позволяют изменить направление вала.

Цилиндрические редукторы могут располагаться вертикально или горизонтально, расчет нагрузки и оборотов прост: высокий КПД позволяет применять указанное производителем передаточное число в арифметических операциях. Главное достоинство редуктора - преобразование энергии привода практически без искажений и потерь.

Особенности конических и коническо-цилиндрических редукторов

Работа конических и коническо-цилиндрических редукторов имеет те же особенности и основные характеристики, что и у цилиндрических устройств. Главное отличие - в форме зубчатых колес внутри корпуса.

Как следует из названия, у конического редуктора все шестерни конической формы, у коническо-цилиндрического в конструкции присутствуют элементы обоих типов.

Редукторы этих классов имеют свои особенности:

• способны изменять направление валов, конический редуктор с одной ступенью преобразования обеспечивает поворот на 90 градусов;
• усилие при работе шестерней направлено под углом к оси вала. Поэтому редукторы конического и коническо-цилиндрического класса должны отдельно закрепляться для избежания бокового давления на ось привода. Это может несколько осложнить конструирование механизмов с их участием.

Рассматриваемые типы редукторов применяются только в случаях, когда без изменения направления вала нельзя обойтись. Данные устройства дороги, что легко объясняется повышенной сложностью изготовления зубчатых колес и необходимостью гарантировать точность сборки редуктора в целом.

Но в остальном - устройства работают практически бесшумно, предлагаются продукты с разным передаточным числом, им не требуется специального обслуживания, а срок эксплуатации очень велик. Правила расчета выходной частоты вращения вала и крутящего момента - такие же, как для цилиндрических редукторов.

Червячные редукторы: общие сведения

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.

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.

Планетарный редуктор: общие сведения

Конструкция планетарного редуктора позволяет ему работать в двух режимах: в роли жесткого преобразователя механической энергии и в модели суммирующего механизма, который отбирает крутящий момент от двух приводов. К достоинствам планетарного редуктора относятся:

• компактность;
• универсальность применения выходного крутящего момента, как для привода валов, так и для передачи вращения шестерням;
• малый вес;
• высокий коэффициент полезного действия.

К недостатку планетарного редуктора относится его высокая стоимость. Это обусловлено как большим количеством деталей в составе механизма преобразования, так и требованиями высокой точности их изготовления.

Как работает планетарный редуктор

Передача вращения в планетарном редукторе производится от центральной "солнечной" шестерни, которую вращает привод, к внешнему круговому элементу - эпициклу. Коэффициент преобразования зависит от соотношения числа зубьев на солнечной шестерне и планетарных зубчатых колесах.

Схема редуктора представлена на рисунке:

Когда водило, обозначенное зеленым, жестко зафиксировано - планетарный редуктор работает как простой преобразователь механической энергии одного привода. Второй вариант использования заключается во вращении солнечной шестерни и водила от разных источников. При этом энергия суммируется, а расчет итоговой мощности на эпицикле достаточно сложен.

Где применяется планетарный редуктор

Благодаря малым размерам и плавности хода, планетарный редуктор рекомендован для точных механизмов. На массовом рынке предлагается широкий спектр изделий. Доступны редукторы с разным коэффициентом преобразования, которые могут передавать большую мощность, снижая угловую скорость выходного устройства. Это может быть крайне полезным в металлообрабатывающих станках.

Хорошие результаты показывают планетарные редукторы в различных подъемниках и транспортерах. Они способны обеспечить плавное изменение мощности при незначительных бросках нагрузки на приводе. Для обеспечения высокой мощности транспортеров можно применять дополнительные приводы с планетарными редукторами в режиме суммирования, которые смогут обеспечить создание длинных высоконагруженных транспортеров или подъемников.

Заключение

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.

В любом механизме каждая деталь имеет свою значимость, благодаря чему он и работает. Редуктор — главный элемент, который преобразует крутящий момент, что позволяет передавать мощность механической передачи на двигатель. Что такое редуктор более подробно будет рассказано в статье ниже.

Редуктор представляет собой комплект из шестеренок, которые находятся в картере, что позволяет защитить все детали от каких-либо повреждений в том числе и загрязнения, а также обеспечивает необходимую смазку. Этот механизм предназначен для регулирования скорости вращения валов производящие крутящий момент.

В большинстве случаев к поломке редуктора приводит отсутствие смазочного материала, поэтому все его основные элементы подвергаются износу или коррозии. Область применения редукторов довольно обширная и очень часто они используются в строительной и землеройной технике где производятся большие нагрузки на технику.

А также его использование предусмотрено в пищевой промышленности и, конечно же, в автомобилестроении. Но ещё он используется в газовой сфере для регулирования давления газа и даже в создании детских игрушек.

Виды

Червячный редуктор

Разновидность редукторов напрямую зависит от предназначения передачи, поэтому различают такие, как:

• Цилиндрические. Это самый распространённый вид редукторов из-за своей простоты передаваемого крутящего момента и в то же время обладает максимальным КПД. Этот редуктор представляет собой зубчатые передачи и может состоять из нескольких ступеней. Количество таких ступеней зависит от нужного передаточного отношения и соответственно, чем оно выше, тем больше таких ступеней необходимо.
• Червячный. Такой вид редуктора представляет собой винт с резьбой, на котором находится зубчатое колесо из специальным профилем зубьев. В процессе вращения этого винта (червяка) его витки в момент перемещения производят вращение червякового колеса в том же направлении. Поэтому червячный редуктор имеет ограничение в размерах и при этом имеют довольно низкую шумность и плавность хода.
• Коническо — цилиндрический . Как и все редукторы он предназначен на регулирование передаточного движения между валами. Этот вид редуктора в основном используют для работы конвейерных линий, но для его работы необходимо чтобы были в работе все элементы основного механизма.
• Волновой . Основной принцип работы волнового редуктора заключается в том, что он обеспечивает многопарное зацепление зубьев в отличие от других, но недостатком его является ограничение частоты вращения ведомого вала при наличии зубчатых колес с большим диаметром.

Устройство

Редуктор состоит из основного корпуса, в котором находятся все составляющие элементы передачи — это зубчатые колеса, валы и подшипники, а также в некоторых предусматривается специальный корпус, где находится смазочный материал для смазывания зацеплений и подшипников.

Важно знать: масло лучше использовать трансмиссионное, синтетическое. А также для нормальной работы редуктора производить замену масла 1 раз в месяц.

В каждом картере находится специальное отверстие для того, чтобы можно было доливать или сливать масло.

Как работает

Основной принцип работы редуктора заключается в том, что благодаря связи между двумя колёсами происходит вращение от одного к другому. Каждое из этих колёс совершает разное количество вращений.

Колесо что поменьше делает во столько раз больше крутящих моментов насколько оно меньше чем большое колесо. Если же предусмотрено, что меньшее колесо является ведомым, то в таком случаи крутящий момент существенно увеличивается, но это приводит к снижению скорости. Для обеспечения надежности связи между этими колёсами имеют зубья, которые и приводят в действие этот механизм.

Обратите внимание: перед тем как выбирать редуктор необходимо обратить внимания на страну изготовителя, страну производителя его комплектующих деталей, сталь, а также на фирму которая производила сборку.

Неправильный выбор или износ редуктора может привести к снижению конкурентоспособности, нанести значительный ущерб производителю, что соответственно повлечет за собой экономические потери, связанные с ремонтными работами и простоями.

Как устроен и работает редуктор, смотрите в следующем видео:

Редуктор – механизм, чаще других используемый в машиностроении. Он передает крутящийся момент между червячными и зубчатыми передачами. В итоге вал исполняющего устройства вращается с необходимой скоростью и усилием. В промышленности применяются разные виды редукторов. Механизмы отличаются техническими характеристиками и конструкцией.

Описание конструкции редуктора

Независимо от типа редукторов, каждое изделие имеет корпус, в который помещены элементы, передающие вращающий момент: валы, шестерни, зубчатые колеса, цилиндры и т.д. В устройство могут быть помещены дополнительные элементы для охлаждения или смазки конструкции. Механизмы используют в приводах оборудования, где требуется передача и значительное усиление момента силы. Они позволяют увеличить передаваемое усилие и уменьшить угловую скорость.

Один из плюсов применения редукторов – изменение скорости вращения и величины момента силы выходного вала путем переключения передачи. Чтобы это стало возможным, в корпус изделия помещают систему переключения ступеней и определенное количество передач с разными передаточными числами. Такой подход уменьшает износ оборудования.

В изделия устанавливают часто прямые валы, повторяющие форму тел вращения. На них влияют внешние и консольные нагрузки, усилия от преодоления зацепления. Валовый крутящийся момент определяется редукторным крутящимся моментом или моментом силы привода. Консольная нагрузка зависит от способа соединения редукторного устройства с двигателем, типа усилия на вал.

Виды редукторов

При классификации устройств учитывают их технические характеристики и конструкцию. К основным типам редукторов относят:

• Одноступенчатые и многоступенчатые цилиндрические модели. Отличаются они параллельным размещением осей входного и выходного валов.
• Конические, коническо-цилиндрические модели. Оси валов у таких механизмов пересеченные.
• Червячные. Оси валов перекрещены в пространстве.
• Комбинированные модели. Они сочетают особенности перечисленных типов.

В зависимости от количества передач практически все редукторы разделяют на одноступенчатые и многоступенчатые.

Червячный тип редукторов

К этой категории относятся червячные, червячно-цилиндрические механизмы. Главный тип передачи в устройствах – червячный, который раннее называли зубчато-винтовым. Момент силы передается при зацеплении зубчатого колеса и трапецеидального винта (червяка). Производят изделия из устойчивых к износу материалов. В промышленности часто используют 3 вида червячных редукторов:

• однозаходные;
• двухзаходные;
• четырехзаходные.

Количество каналов резьбы на механизме определяет число заходов. В устройствах червячного типа винт зацепляется с одноименным колесом, которое по форме напоминает зубчатое. Зубья на нем заменены на резьбу, которая по форме подходит к трапецеидальному винту. В червячных устройствах, предназначенных для передачи большого крутящегося момента, колеса установлены из разных материалов. Для колесных ступиц используют чугун или из недорогой марки стали, а зубья изготавливают из антифрикционных материалов.

Самый значительный плюс применения редукторов червячного вида – высокая эффективность. Их устанавливают в оборудование, в котором большой момент силы, а угловая скорость маленькая. Основным движущим элементом механизма является трапецеидальный винт. Он начинает двигаться при вращении выходного вала.

Классификация

Типов червячных передач много. Их разделяют по следующим признакам:

• числу резьбовых заходов;
• направлению резьбы – правосторонняя или левосторонняя;
• форме резьбового профиля – конволютная, архимедова, эвольвентная;
• конфигурации винта – цилиндрическая, глобоидная.
• типам зубчатых колес – изогнутые, прямые, косозубные, вращающиеся ролики.

Преимущества и недостатки червячных редукторов

К плюсам устройств относят:

• плавность хода;
• малый уровень шума при работе;
• эффект самоторможения (присутствует только у одноступенчатых моделей);
• большое передаточное отношение при использовании одной передачи.

Минусов у механизма 3: сильное выделение тепла, повышенный износ, малый коэффициент полезного действия (КПД). Из-за указанных особенностей эти виды редукторов применяют для передачи малых и средних мощностей. К высокопроизводительной работе адаптированы червячно-цилиндрические механизмы, в которых ступень зацепления превышает допустимую мощность.

Предотвратить чрезмерно быстро изнашивание изделия можно точным монтажом и настройкой. На корпусе должны присутствовать ребра или другие элементы, отводящие тепло.

Цилиндрический тип редукторов

Назначение и конструкция редуктора всегда плотно взаимосвязаны. Цилиндрические изделия применяют чаще других в промышленности. Их устанавливают в грузоподъемные механизмы, металлорежущие станки и другом высокопроизводительном оборудовании. Цилиндрические устройства можно установить вертикально или горизонтально. К плюсам можно отнести большой диапазон мощностей и передаточных отношений, что делает эти изделия универсальными. Классифицируют их по:

• дистанции между входным и выходным валом – параллельные, соосные;
• количеству ступеней – одна, две, многоступенчатые;
• способу монтажа – горизонтальный, вертикальный.

При производстве по индивидуальному закажу механизм могут оснастить дополнительными фланцами, лапками и другими элементами.

Преимущества и недостатки

Главным плюсом цилиндрических механизмов инженеры считают высокий КПД. Благодаря этой особенности они потребляют мало энергии. Если не учитывать передаточное число, то минимальный уровень КПД у цилиндрических устройств – 98%. К их плюсам относят:

• большую нагрузочную способность;
• высокую кинематическую точность за счет малого люфта вала;
• небольшая рабочая температура при высоком КПД;
• отсутствие эффекта самоторможения;
• стабильная работа при частых запусках и остановках оборудования.

Один из главных минусов цилиндрических изделий – шум, издаваемый во время работы. Если использовать модель с одной ступенью, передаточное отношение будет низким. В некоторых случаях отсутствие самоторможения может сильно навредить.

Особенности эксплуатации

Каждые несколько смен надо менять масло в механизме. Особенно важно делать это в начале эксплуатации устройства, т.к. после нескольких запусков образуется мелкая металлическая стружка. Перед запуском техник обязан проверить все болтовые соединения корпуса, а затем провернуть механизм на холостом ходу. Запускать цилиндрический агрегат можно после того, как техник убедится в надежности крепления. Замена масла производится через сливные и заливные отверстия.

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.

Классификация, основные параметры редукторов

В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные . Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).

Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические - между пересекающимися, а червячные - между пересекающимися валами.

Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.

Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов , серийно выпускаемые промышленностью.

Цилиндрические редукторы

Конические и цилиндро-конические редукторы

Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы , где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.

На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:

А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.

Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.

В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.

Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.

Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.

Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:

Тип редуктора	Количество ступеней	Тип механической передачи	Расположение тихоходного и быстроходного валов
Цилиндрический	Одна ступень	Одна или несколько цилиндрических передач	Параллельное
	Две ступени; три ступени		Параллельное или соосное
	Четыре ступени		Параллельное
Конический	Одна ступень	Одна коническая передача	Пересекающееся
Коническо-цилиндрический		Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач	Пересекающееся или скрещивающееся
Червячный	Одна ступень; две ступени	Одна или две червячные передачи	Скрещивающееся
			Параллельное
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический	Две ступени; три ступени	Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача	Скрещивающееся
Планетарный	Одна ступень; две ступени; три ступени	Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов
Цилиндрическо-планетарный	Две ступени; три ступени; четыре ступени	Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач	Параллельное или соосное
Коническо-планетарный	Две ступени; три ступени; четыре ступени		Пересекающееся
Червячно-планетарный	Две ступени; три ступени; четыре ступени	Сборка из одной конической и планетарных передач	Скрещивающееся
Волновой	Одна ступень	Одна волновая передача

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.

Особенности редукторов по виду механических передач

Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.

– является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.

а) Прямозубая цилиндрическая передача

б) Косозубая цилиндрическая передача

в) Шевронная цилиндрическая передача

г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением

Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.

а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом

б) Коническая зубчатая передача с косым зубом

в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом

г) Коническая гипоидная передача

– позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.

Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.

а) Червячная передача с цилиндрическим червяком

б) Червячная передача с глобоидным червяком

в) Спироидная передача

г) Тороидно-дисковая передача

д) Тороидная передача внутреннего зацепления

– прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.

1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями

2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора

3) Генератор волн

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:

Устройство редуктора

Основными элементами редуктора являются:

1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости . Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные . Материалом является - сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы . Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения . Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов . Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.

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.

Как выбрать редуктор?

Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.

Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:

где:
M2 - выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 - подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd - динамический КПД редуктора (%)
n2

Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i , а также значения скорости быстроходного вала n1 .

где:
n1 - частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 - частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i - передаточное отношение редуктора

Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.

где:
M2 max - максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 - номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)

Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.

При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час - сервис фактор может выбираться: sf = 1.

При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час - сервис фактор выбирается: sf = 1,5.

При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.

Передаточное отношение и как его определить?

Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора - это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.