Главное отличие редукторов для строительной техники от остальных — высокие требования к соотношению передаваемой мощности и собственного веса. Если в стационарных промышленных установках, (например, бетоносмеситель) можно использовать редукторы весом 200-500 кг, то для такого же агрегата в мобильном исполнении, это неприемлемый вариант.
Обеспечить приемлемые массогабаритные характеристики можно путем замены цилиндрических редукторов на планетарные. Именно планетарная схема обладает самым выгодным соотношением мощности и веса. Не случайно она применяется в авиации. Конечно, для строительной техники никто не будет применять шестерни из титана, но вот позаимствовать компактную и эффективную схему авиационного планетарного редуктора — можно. Такое решение распространено для мобильной строительной техники.
Редукторы для автобетоносмесителей
Современная технология монолитного строительства предполагает использование большого количества автобетоносмесителей (миксеров). Они становятся основной строительной техникой, где необходимо компактные редукторы. Привод такой мобильной бетономешалки осуществляется от двигателя внутреннего сгорания.
Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторов
При этом лучший КПД таких ДВС обеспечивается точно в таком же диапазоне оборотов, что и для общепромышленных электродвигателей — 2500-3000 об/мин. Это значительно упрощает подбор необходимого редуктора. Используется редуктор, с большим запасом прочности, чтобы не разрушаться от вибрации при вращении многотонной цистерны.
Редукторы для строительных грузоподъемных механизмов
Механизм для подъема груза сам должен иметь значительных вес, поэтому жестких требований к массе редукторов в этой категории оборудования нет. Там используются специализированные крановые редукторы и у каждой модели своя сфера применения:
- 1ЦУ-100-250 — привод крановых лебедок;
- У3515 — крановое поворотное устройство;
- ЦЗУ — привод тележки на Ж/Д шасси.
В основном применяется цилиндрическая многоступенчатая кинематическая схема. Если необходимо изменение угла, то дополнительно устанавливается пара конических шестерен. Ввиду того, что конические шестерни сложнее в производстве, чем цилиндрические, их устанавливают на первой ступени, где высокая скорость вращения, но небольшой крутящий момент. В многоступенчатых схемах изменяется размер зубьев и подшипников. Для высоких нагрузок может применяться шестерни с зацеплением Новикова.
Механизмы кранов различных марок имеют высокую степень унификации, что позволяет использовать одни и те же модели редукторов. Учитывая, что от состояния грузоподъемных механизмов зависит безопасность работ, техническое обслуживание выполняется строго по графику. Особое внимание уделяется тормозным механизмам крана.
Для стационарной строительной техники (например, дробильные станции) лучше всего использовать унифицированные редукторы общепромышленного исполнения, рассчитанные на такую нагрузку.
Источник: evroreduktor.ru
Классификация редуктора, использование редуктора, выбор редуктора
Классификация редукторов Редуктор можно назвать ключевым инженерно-техническим устройством.
Его можно описать как механизм преобразования поступающего крутящего момента с последующей передачей на другие системы. Указанное определение характеризует общий принцип работы, а в более широком смысле редуктором можно назвать любой преобразователь направления движения, давления или вращающего момента.
Ключевыми характеристиками таких устройств считаются:
- КПД;
- количество вращательных валов;
- передаваемая мощность;
- назначение.
Существует множество видов редукторов: механические, газовые, редукторы давления воды, турбинные и другие. Они снижают давление жидкой или газообразной среды и способны изменять направление потока. Их работа основывается на схожем принципе, однако внутреннее устройство и сам механизм преобразования отличаются. Корректная классификация редукторов возможна только при комплексном рассмотрении всех ключевых особенностей конкретного типа.
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.
Как работает планетарный редуктор
Передача вращения в планетарном редукторе производится от 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.
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.
Применение механизма
Назначение редуктора неограниченное, большинство сложных машин и агрегатов имеют его в структуре механизма. В тяжелой промышленности чаще всего применяются червячные и цилиндрические механизмы, предназначенные для передачи усилия на инструмент.
Также он является основной составной частью механизма любого автомобиля, где применяются несколько подобных элементов. Он встречается в коробке передач, карданном вале, бензиновом насосе, тормозной системе и других узлах.
Некоторые автовладельцы думают, что редуктор и дифференциал имеют идентичную конструкцию и выполняют схожие функции. Но в отличие от редуктора, который изменяет крутящий момент, дифференциал распределяет крутящий момент между осями в определенной пропорции, без его повышения или понижения.
Редукторы давления можно встретить при добывании газа. Их применение позволяет контролировать давление и изменять его направление, будь то давление газа или воды. В нефтеперерабатывающей области подобный механизм используется в генераторных установка, различных мешалках, системах отопления и вентиляции. На цементных заводах применяются планетарные модели, которые являются составными частями транспортных лент, передающих огромное количество материалов. Назначение колесных редукторов состоит в работе ленточных транспортёров.
Практически на каждом производство используются устройства типа лебедок и подъемников, каждый из которых имеет в конструкции редуктор. Подобные механизмы встречаются в землеройной технике, которая применяется в строительстве и промышленных карьерах.
Встретить такие модели можно в различных бытовых приборах. Но чаще всего встречаются мотор-редукторы (в кухонных комбайнах, стиральных машинах, перфораторах и дрелях). В перфораторах применяют комбинацию планетарного и мотор-редуктора, что позволяет добиться оптимальной работы поступательно-вращающихся элементов.
Следует отметить, что практически каждый современный сложный механизм не может обойтись без использования редуктора. Данный элемент позволяет значительно повысить производительность двигателей, передачу силового усилия между конструкционными элементами и минимизировать износ механизмов. Выбор подходящей модели, своевременное обслуживание и соблюдение нормативной нагрузки, позволит полноценно использовать редуктор весь гарантийный срок, не зависимо от сферы его использования.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Для изменения характеристик крутящего момента используется специальный механизм, который получил название «редуктор». Данное слово образовано от латинского reductor — отводящий назад или возвращающий, что очень точно отображает принцип работы этого механизма. На данный момент существует несколько видов редукторов, которые применяются в различных агрегатах для трансформации и передачи крутящего момента от двигателя устройства, к потребителям мощности.
Читать также: Назначение редуктора в приводе
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
Источник: instrumentbaza.ru
Виды редукторов: назначение, устройство, типы
Редуктор – инженерно-техническое устройство, предназначенное для преобразования крутящего момента с двигателя на другие механизмы. В большинстве механизмов он предназначен для изменения направления усилия, вращательного момента и давления, для чего используются различные типы.
На сегодняшний день существуют разные виды редукторов, среди которых выделяются:
- механические;
- турбинные;
- газовые;
- редукторы давления.
Наиболее распространёнными являются механические, которые используются в большинстве современных механизмов, в том числе автомобилях.
Конструкция редуктора
Конструктивные особенности редукторов зависят от их вида, устройства и предназначения. Они проектируются по принципу оптимального преобразования силового усилия. Большинство механических видов имеют схожие особенности конструкции и состоят из следующих элементов:
- Колеса производятся из стали высокой твердости, червячные валы – из стали с дополнительной цементацией.
- Для изготовления гибкого колеса применяется кованая сталь.
- К подшипникам обычно никаких особых требований не представляется, при изготовлении часто применяют обычные конические роликовые подшипники.
- Входящие и выходные валы.
- Корпус изготавливается методом литья из чугуна или сплавов алюминия. Большинство моделей оснащены ребрами, необходимыми для дополнительного отведения тепла.
Все составные механизмы расположены в корпусе в виде коробочки (состоит из основания и крышки). Элементы механизма работают в смазанном состоянии. Смазка наноситься способом разбрызгивания, а в некоторых моделях предусмотрен принудительные насос, расположенный внутри корпуса.
Исходя из применения, выделяются различные модели, отличающиеся конструкцией. Среди них выделяются цилиндрические, червячные, конические и планетарные. Каждый из них имеет ряд преимуществ и недостатков, опираясь на которые, происходит подбор модели для определенных целей. Также каждый тип механизма разрабатывается на основе таких параметров:
- мощность;
- момент нагрузки; ;
- конструкционное расположение механизма;
- пространственное отношение редуктора и приводного вала.
В основе каждой модели стоит определенный тип механической редукторной передачи. На сегодняшний день можно выделить следующие типы передач:
Цилиндрические
Наиболее распространенный тип, который отличается высоким уровнем надежности и долговечности. Часто используется в моделях, применение которых сопровождается повышенными нагрузками и необходимостью сохранения высокого КПД передачи энергии.
Благодаря своей универсальности и надежности, цилиндрическая передача получила развитие и делится на несколько подвидов:
- прямозубая (зубья механической передачи выглядят как прямая резьба располагаются параллельно друг к другу);
- косозубая (зубья располагаются под определенным углом);
- шевронная (имеет особый тип строения зубьев, расположенных клинообразным типом);
- передача с внутренним зацеплением (отличается наличием зубьев на внутренней стороне приводного колеса).
Конические
Разработаны на основе цилиндрических передач, отличаются сферой применение. Их использование необходимо в тех случаях, когда передача вращения выполняется чрез перекрестные валы.
Червячные
Предназначена для передачи усилия от движущего механизма между пересекающимися в одной плоскости валами. Обычно состоит из зубчатого колеса и червяка. Основным его преимуществом является высокий уровень передаточного отношения, небольшие размеры механизма и самоторможение. К недостаткам можно отнести скорый износ зубчатого колеса, низкие рабочие мощности и низкий КПД.
Среди червячных передач выделяются передачи с червяком:
- цилиндрическим;
- глобоидным;
- спироидным;
А также тороидно-дисковой передачи и тороидной передачи внутреннего зацепления.
Гипоидная передача
Имеет схожий тип конструкции с червячной. Колесо имеет нарезанные спиральные зубья. Преимуществом этой передачи является число зубьев, одновременно входящих в зацепление. Это достигается благодаря смещению червяка относительно оси колеса. Коэффициент полезного действия такой передачи значительно выше, так благодаря масленому клину, увеличена скорость скольжения с одновременным уменьшением трения.
Волновая
Применяется, когда есть необходимость работы при высоких нагрузках. Состоит из гибкого и жесткого колеса и волнового генератора. Воздействие генератора влияет на гибкое колесо, деформируя его, из-за чего происходит зацепление зубьев гибкого и жесткого колеса. Позволяет минимизировать вибрацию и добиться максимальной плавности движения. Из-за чего этот тип передачи предпочитается для использования в точном машиностроении.
Каждый механизм отличается количеством ступеней редуктора. Некоторые имеют одноступенчатые пары, некоторые двухступенчатые и трехступенчатые. В машиностроении часто применяются комбинированные передачи, благодаря чему используются преимущества обеих передач.
Валы играют важную роль в передачи силового усилия. Выходной вал редуктора называют приводным. Вал должен соответствовать расчетной нагрузке и крутящему моменту.
Большинство моделей работает только в смазанном состоянии. Некоторые модели работают в масляной ванне, и для их смазывания предусмотрено специальное отверстие, через которое вводится смазка шприцом или специальным насосом. Простейшие типы механизмов требуют разбора корпуса и ручной смазки. При этом использовать можно как жидкую, так и консистентную смазку, качество которой должно соответствовать обслуживаемой модели.
Своевременная смазка поможет механизму работать более плавно и бесперебойно. Следует отметить, что качество смазки не менее важно, чем качество самого редуктора.
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.
Применение механизма
Назначение редуктора неограниченное, большинство сложных машин и агрегатов имеют его в структуре механизма. В тяжелой промышленности чаще всего применяются червячные и цилиндрические механизмы, предназначенные для передачи усилия на инструмент.
Также он является основной составной частью механизма любого автомобиля, где применяются несколько подобных элементов. Он встречается в коробке передач, карданном вале, бензиновом насосе, тормозной системе и других узлах.
Некоторые автовладельцы думают, что редуктор и дифференциал имеют идентичную конструкцию и выполняют схожие функции. Но в отличие от редуктора, который изменяет крутящий момент, дифференциал распределяет крутящий момент между осями в определенной пропорции, без его повышения или понижения.
Редукторы давления можно встретить при добывании газа. Их применение позволяет контролировать давление и изменять его направление, будь то давление газа или воды. В нефтеперерабатывающей области подобный механизм используется в генераторных установка, различных мешалках, системах отопления и вентиляции. На цементных заводах применяются планетарные модели, которые являются составными частями транспортных лент, передающих огромное количество материалов. Назначение колесных редукторов состоит в работе ленточных транспортёров.
Практически на каждом производство используются устройства типа лебедок и подъемников, каждый из которых имеет в конструкции редуктор. Подобные механизмы встречаются в землеройной технике, которая применяется в строительстве и промышленных карьерах.
Встретить такие модели можно в различных бытовых приборах. Но чаще всего встречаются мотор-редукторы (в кухонных комбайнах, стиральных машинах, перфораторах и дрелях). В перфораторах применяют комбинацию планетарного и мотор-редуктора, что позволяет добиться оптимальной работы поступательно-вращающихся элементов.
Следует отметить, что практически каждый современный сложный механизм не может обойтись без использования редуктора. Данный элемент позволяет значительно повысить производительность двигателей, передачу силового усилия между конструкционными элементами и минимизировать износ механизмов. Выбор подходящей модели, своевременное обслуживание и соблюдение нормативной нагрузки, позволит полноценно использовать редуктор весь гарантийный срок, не зависимо от сферы его использования.
Источник: sterbrust.tech
Что такое редуктор и где он применяется?
Использование энергии двигателя в машинах напрямую невозможно: важны обороты, крутящий момент определенного уровня. В качестве посредника в передаче вращательного движения выступает сложный механизм. Что такое промышленный или автомобильный редуктор, какие основные элементы включает его конструкция — обо всем по порядку.
Что такое редуктор
Редуктор — это технологический механизм, осуществляющий передачу крутящего момента от двигателя к исполнительному устройству.
В зависимости от инженерного исполнения и требований эксплуатации, передаваемый крутящий момент может быть изменен в направлении, силе, скорости.
Назначение механизма
Основное назначение редуктора — изменение показателей крутящего момента, оборотов, получаемых от двигателя. В производственных процессах редуктор предназначен для реализации привода в:
- мощных обрабатывающих станках;
- системах запирания (открывания) тяжелых конструкций;
- подъемных и удерживающих устройствах.
Если коснуться конструкции транспортных средств, становится понятно зачем нужен редуктор в машине. Для автомобиля данный механизм реализует привод колес. Редукторы могут быть расположены:
- на задней оси автомобиля;
- впереди как отдельный элемент;
- интегрировано в коробку передач.
Совместно с КПП чаще всего исполняются редукторы у автомобилей с передним приводом. Конструкция полноприводных машин предполагает 2 редуктора на передней и задней оси с передачей крутящего момента через карданный вал. Разобравшись, за что в машине отвечает редуктор, необходимо понять его устройство, основные элементы и принципы работы.
Устройство и принцип работы
Из каких же деталей состоит такой ответственный механизм? Классическое устройство редуктора предполагает наличие следующих рабочих частей:
- корпусная часть с крышкой, отверстием для проверки уровня технической жидкости;
- комплект подшипников;
- валов — в зависимости от назначения и количества передач помимо входного и выходного добавляется промежуточный;
- детали, реализующие передачу между валами — зубчатые колеса, червячные элементы.
Схема расположения элементов зависит от типа редуктора. Помимо приведенных выше основных элементов, устройство состоит из дополнительных деталей — сальниковых уплотнений, шпонок, регулировочных колец, уплотнительных прокладок.
Устройство
Редукторные механизмы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Примером простейшего редуктора является зацепление двух зубчатых колес или шестерен разного диаметра, внешнего типа зацепления. Меньшая шестерня является ведущей, размещается на ведущем валу редуктора. Этот вал получает крутящий момент от двигателя.
Большая шестерня является ведомой и закрепляется на ведомый вал. При разнице в количестве зубьев между шестернями в 3 раза ведущая совершит один полный оборот, а ведомая провернет вал лишь на треть. Тяговое усилие на ведомом валу возрасте в 3 раза по отношению к выдаваемому усилию двигателя.
Ведущий вал редуктора всегда чуть меньше ведомого — это конструктивная особенность из-за разницы в моментах помогает определить его тип. Использование таких элементов как сальниковые уплотнения необходимо для герметизации смазки внутри корпуса редуктора. Шпонки фиксируют зубчатые колеса на валах. Схемы редукторов необходимы для полного отображения всех элементов с указанием маркировки и размеров.
Шестерни на валах располагаются внутри корпуса с посадкой на подшипниках. Смазка реализуется частичным или полным заполнением объема корпуса технологическим маслом. Вязкость и состав масла в промышленных и автомобильных редукторах отличаются. При частичном заполнении ванночки (часто встречается на промышленных редукторах) зубья шестеренки, опускаясь вниз, захватывают на себя масло и таким образом осуществляют смазку зоны контакта в передаче. Масло подлежит замене: для коробки передач график устанавливается от пробега авто в километрах, для промышленного редуктора зависит от наработки в часах.
В зависимости от требуемого передаточного числа, количество ступеней увеличивается, элементы, передающие крутящий момент, меняются. Для моста в легковом автомобиле с полным приводом характерно равное передаточное число в переднем и заднем механизме — для синхронности вращения колес.
Крышка необходима для доступа и осмотра строения внутренней конструкции без полного разбора механизма. Детали подлежат периодической ревизии на предмет износа.
Принцип действия
Принцип работы механического редуктора заключается во взаимодействии зубьев деталей, передающих крутящий момент. Силовой агрегат подает крутящий момент на ведущий вал механизма, выходной вал выдает пониженные обороты и повышенный крутящий момент. Если механизм скоростной, то происходит повышение оборотов вала и снижение силового момента. Редуктор как силовое звено работает над передачей момента исполнительному механизму.
Маркировка
Для обозначения моделей редукторов применяются комбинации букв и цифр, характеризующие параметры и тип устройства. На первом месте указывается число ступеней и вид передачи:
Для комбинированных моделей на первое место ставится буква, означающая первую передачу:
- цилиндрически-червячные — ЦЧ;
- конически-цилиндрические — КЦ;
Количество передач определенного вида обозначается цифрой, проставляемой перед буквой передачи.
Технические характеристики
Технические характеристики любого редуктора включают в себя:
- крутящий момент;
- передаточное число;
- передаточное отношение;
- число и тип ступеней;
- расположение валов.
Сведения о данных характеристиках указываются в сопроводительной инструкции и дублируются на табличках, закрепленных на устройстве. Каждый технический показатель важен для подбора механизма под конкретную производственную задачу. Мощность редуктора характеризуется предельным крутящим моментом, передаваемым на исполнительный механизм.
Передаточное число
Является основной характеристикой передачи, на основе нее ведется расчет всех остальных параметров механического узла. Передаточное число указывает на изменение числа оборотов в зацеплении ведущей и ведомой шестерни. Для расчетов непосредственно на передаче считается число зубьев ведущей и ведомой шестерни. Для примера:
- ведущая шестерня имеет 15 зубов;
- ведомая — 60.
Делим 60 на 15 и получаем значение передаточного числа 4. Число оборотов выходного вала уменьшится в 4 раза, а крутящий момент возрастет на 4. Для червячных передач высчитываются зубья колеса и заходы червяка. Общее передаточное число вычисляется как произведение значений у всех пар передач в механизме.
Передаточное отношение
Под передаточным отношением принято понимать зависимость между угловыми скоростями и вращающими моментами валов. В зависимости от величины передаточного отношения механизмы называют:
- редукторами — передаточное отношение больше 1;
- мультипликаторами — передаточное меньше 1. В этом случае первичный или ведущий вал связан с большей шестерней.
Крутящий момент
Значение крутящего момента на выходном валу позволяет определить мощность, с которой будет работать исполнительный механизм. Мощность и момент связаны прямой пропорцией. Момент привода, двигателя на ведущем валу, умножается на значение передаточного числа. Уточненное значение получается, если умножить выражение на размер кпд.
Зубчатый редуктор с прямозубой конической передачей имеет КПД 98%. С увеличением количества ступеней КПД немного снижается за счет дополнительного трения в зацеплении.
Чем отличается редуктор от дифференциала
Дифференциал является распределителем полученного крутящего момента между осями. Редуктор же изменяет крутящий момент по величине — в большую или меньшую сторону. Оба механизма являются важными элементами в трансмиссии автомобилей различного класса.
Виды редукторов
Основные виды редукторов, получившие максимальное применение во всех сферах промышленности, зубчатые. Данные механизмы разделяют на группы по:
- типу зацепления в передаче;
- количеству пар передач;
- способу установки;
- положению осей в пространстве.
Зубчатое колесо на ведущем валу воспринимает большую нагрузку за счет высоких оборотов от двигателя. По типу зацепления и форме шестерен, из которых состоит механический редуктор, выделяются:
- цилиндрические;
- конические;
- червячные;
- планетарные;
- комбинированные.
Скоростной редуктор или мультипликатор предназначается для повышения оборотов на выходном валу механизма. Крутящий момент на выходе такого узла маленький. Шестерня вторичного вала меньшая, выполняется более износостойкой.
Автомобильный редуктор применяется для передачи крутящего момента на колеса. В зависимости от типа привода, устанавливается на обе оси, либо на переднюю или заднюю в отдельности. Помимо этого, на основе винтовой передачи в каждом автомобиле имеется штатный домкрат — грузоподъемный редуктор с эффектом самоторможения.
Подробнее о видах редукторов.
Цилиндрические
Подавляющее большинство выпускаемых редукторов. Рабочая форма колес и шестерен в таком редукторе представлена цилиндром. К плюсам таких механизмов относят:
- высокий КПД;
- простота в исполнении и обслуживании;
- большое разнообразие для применения в различных сферах промышленности.
У цилиндрических моделей выделяются формы зуба:
Прямозубые передачи фактически не нагреваются и создают минимальную нагрузку на подшипники. Для передачи больших моментов требуется увеличивать размеры рабочих колес.
Косозубая передача имеет увеличенное пятно контакта за счет расположения зубьев под углом. Это делает ее более тихой в работе. Косозубая передача мощнее и более плавная в работе. К недостаткам относится нагрев, поэтому смазке в таких механизмах уделяется особое внимание.
Шевронными передачами являются узлы с двумя колесами на валу и наклоном зубьев в разные стороны. Такое зацепление еще более мощное, сложность заключается в изготовлении шестерен.
Количество передач и положение валов может быть различным, что существенно увеличивает передаваемый момент в цилиндрических редукторах.
Конические
Поверхность шестерни и колеса в этом случае конической формы, валы устанавливаются под углом. Зачастую применение конической передачи оптимально в комбинированных или понижающих механизмах.
Самым известный пример косозубого зацепления — дифференциал в заднем редукторе.
Конический редуктор
Служит для понижения крутящего момента. Одно ведущее колесо синхронно вращает 2 шестерни. Вращение — строго в одном направлении.
Червячный
В качестве ведущей шестерни в зацеплении стоит так называемый червяк. Резьба на нем нарезается в 1, 2 или 4 нити (захода). Валы червяка и ведомого колеса перпендикулярны друг другу. Червяк в зацеплении взаимодействует с несколькими зубами колеса. Высокий показатель трения является причиной тормозящего момента.
За счет самоторможения в передаче червячные редукторы применяются в подъемных механизмах и системах с повышенной точностью позиционирования.
Червячный редуктор
Червячная передача бесшумна и работает плавно. К недостаткам относится низкий кпд и повышенный нагрев. Поэтому корпуса данных редукторов делают с ребрами, увеличивающими площадь теплоотдачи.
Планетарный
Планетарные модели отличаются уникальной конструкцией. Колесо неподвижно фиксируется в корпусе. В зацеплении задействованы сателлиты в количестве 4 штук. Они синхронно вращаются от ведущей шестерни в центре.
Водило закреплено с выходным валом и движется вокруг центральной шестерни. Валы сателлитов смонтированы на нем посадкой в подшипники.
Несмотря на конструктивную сложность, механизм мощный и компактный. Применяются чаще всего такие устройства в промышленности и производстве.
Комбинированные
К комбинированным редукторам относят механизмы с передачами различного типа. Чаще всего совмещаются цилиндрические с коническими или червячными парами.
Комбинированный редуктор
Отдельно выделяется мотор-редуктор. Механизм включает корпус с двигателем и передаточным устройством. Компактность мотор-редукторов позволяет применять их в оборудовании с небольшим объемом свободного места.
Как определить передаточное число редуктора
Для определения передаточного числа редуктора делают один полный оборот вторичного вала и одновременно считают количество полных вращений первичного вала механизма. К примеру, если на полный оборот вторичного вала, первичный совершил 5 оборотов, то передаточное отношение 1 к 5, а передаточное число 5. Для мультипликаторов обороты у валов считаются наоборот.
Неисправности редуктора
К неисправностям редукторов относятся:
- износ зубьев в передаче;
- износ подшипников;
- разгерметизация сальниковых уплотнений;
- перегрев из-за недостаточного уровня смазки.
Редуктор в автомобиле страдает чаще всего от несвоевременной замены технологической жидкости, эксплуатации в тяжелых условиях. В том числе, вредна эксплуатация в зимних условиях с маслом не соответствующей вязкости. Все это ведет к скорейшему износу передачи главной пары, появлению люфтов и разбиванию подшипников в корпусе.
Источник: plazmen.ru