Цилиндрический редуктор

В большинстве механизмов с электродвигателем стоит цилиндрический редуктор. Он уменьшает численность оборотов и увеличивает мощность агрегата. Зубчатый механизм передачи крутящего момента через цилиндрические колеса имеет наиболее большой коэффициэнт полезного действия если сравнивать с другими способами. Разные варианты цилиндрических редукторов повсеместно используются в металлургическом и машиностроительном оборудовании, электрическом инструменте и автомобилях.

Особенности конструкции

Основой любого редуктора считается зубчатое зацепление, передающее вращательный момент и изменяющее число оборотов вала. Для цилиндрических зацеплений специфична возможность вращаться туда и обратно. Если понадобится ведомый вал с колесом подсоединяется к двигателю и становится ведущим. Они в этой конструкции размещены параллельно, вертикально и горизонтально. Устройство цилиндрических редукторов может быть самое различное, но оно в первую очередь включает в собственную конструкцию:

• ведущий;
• ведомый вал;
• шестерню;
• колесо;
• подшипники;
• корпус;
• крышки;
• систему смазки.

В простейшем одноступенчатом редукторе одна пара находится в зацеплении – шестерня и колесо. Если ступенек 2 и больше, исходя из этого возрастает численность деталей. Появляются промежуточные оси. Для изменения направления вращения, в кинематическую схему включают паразитку, переходную шестерню с количеством зубьев как у ведущей.

Корпус и крышка отливаются из чугуна или выполняются сварными из низкоуглеродистого листа толщиной 4 – 10 мм в зависимости от габаритов и мощности узла. Сварными делают небольшие редуктора. Другие имеют крепкий литой корпус.

Характеристика цилиндрических редукторов

Кол-во зацеплений, вид зуба и обоюдное расположение валов для всех видов оборудования описывает ГОСТ Редукторы цилиндрические. В нем указаны типоразмеры всех деталей, которые используют в цилиндрических редукторах при самых разных количествах ступенек. Максимальное передаточное число одной пары 6,5. Общее многоступенчатого редуктора может быть до 70.

Более чем у цилиндрического редуктора может быть передаточное число у передачи червячным методом,оно достигает 80. При этом они небольшие, но применяются нечасто из-за невысокого КПД. У цилиндрических одноступенчатых редукторов КПД 99 – 98%, очень высокий из всех вариантов передач.Отличительны червячные и цилиндрические редукторы расположением валов. Если у цилиндрических они параллельные, то червяк размещается к колесу под угол. Стало быть валы ведущий и ведомый выходят из перпендикулярно размещенных стенок находящихся по бокам корпуса.

Цилиндрические редуктора самые шумные, при соприкосновении зубьев происходит удар поверхности одну о иную. Это исключает сильное трение и перегрев.

Для смазки достаточно залить масло в поддон, чтобы находящиеся снизу шестерни в него частично погрузились. Во время вращения зубья захватывают масло и разбрызгивают его на прочие детали.

Проектирование и порядок расчета

Расчет грядущего редуктора начинается с определения передаточного момента и подборки его из нормированных пар. После чего уточняются диаметры деталей и межосевое расстояние валов. Составляется кинематическая схема, устанавливается идеальная форма корпуса и крышки, номера подшипников. В сборочный чертеж входит кинематическая схема двухступенчатого редуктора, смазочная система и способы ее контроля, типы подшипников и места их установки.

ГОСТ 16531-83 описывает все допустимые виды и типоразмеры зубчатых колес, которые используют в цилиндрических редукторах с указыванием модуля, количества зубьев и диаметра. По размерам шестерни выбирается вал. Его крепость рассчитывается с учетом вращательного момента на скручивание и изгиб. Устанавливается самый маленький размер, умножается на прочностный коэффициент. После подбирается ближний больший нормализованный размер вала. Шпонка рассчитывается исключительно на срез и выбирается подобно.

По диаметру вала подбирается подшипник. Его вид устанавливается направлением зуба. При косозубой передаче ставят упорные, намного дорогие. Прямозубая передача не нагружает их в осевом направлении, и однорядные шарикоподшипники работают по паре тысяч часов.

Сборочная схема указывается на чертеже внизу и детально расписывается в технологичной документации, которая предоставляется в производство одновременно с чертежами. На главном чертеже с общим видом в таблице указываются технические свойства редуктора, которые после переносятся в паспорт:

• кол-во ступенек;
• передаточное число;
• число оборотов ведущего вала;
• мощность на выходе;
• КПД;
• размеры;
• вес.

Дополнительно могут указываться вертикальное расположение зацепления, направление вращение вала и вариант установки: фланцевый или на лапах.

Виды цилиндрических редукторов

Цилиндрические редукторы многообразны по конструкции, габаритам и мощности, они разделяют на виды по нескольким свойствам:

• вариант крепежа;
• расположение валов;
• кол-во ступенек;
• нарезка зуба.

К свойствам могут относиться виды подшипников и соединительный тип валов.

Редукторы цилиндрические одноступенчатые крепятся к двигателю и корпусу рабочего узла фланцами. Конструкция небольшая, с небольшими затратами материалов.Как правило они ставятся на подошву с выступами вдоль периметра или на лапки с отверстиями под анкерные крепления. Маленькие по габариту узлы как правило ставятся на сваренный каркас. Для больших агрегатов выполняется специализированный фундамент.

Расположение валов

Входной и выходной валы как правило расположены в горизонтальном положении, вертикально, параллельно один к одному, но в различных плоскостях для многоступенчатых узлов. Если есть наличие единственного зацепления, валы находятся на одном уровне, строго вертикальной или горизонтальной. Они нечасто выводятся в одну сторону, исключительно при возможности небольшого расположения мотора и рабочего узла. У двухступенчатого цилиндрического редуктора межосевое расстояние больше и можно устанавливать мотор со стороны механизма исполнения.

Редукторы цилиндрические могут отпускать с вертикальным расположением валов. Их комфортно ставить на машины, но верхнее зацепление и подшипники промазываются слабо. Для долгой работы с чрезмерными нагрузками они абсолютно не подходят.

Корпус редуктора цилиндрического горизонтального габаритный, занимает прилично места. Он меньше греется, выдержит нагрузки и вибрацию, устойчив.В моделях от 3 и более ступенек, валы находятся в горизонтальном положении. Смазка достает до всех подшипников. В многорядных конструкциях выполняется дополнительно система капельного полива сверху, с маслопровода, поставленного в крышку.

В характеристики редуктора входит и направление вращения выходного вала. По часовой стрелке считается нормальным и в паспорте не указывается.Левое вращение отражается в характеристиках. Во время проектирования редуктора оно имеет символ «–».

Классификация по количеству зацеплений

Ключевой технической спецификой цилиндрических редукторов считается их дробление по количеству ступенек. Очень простые одноступенчатые модели имеют максимальное передаточное число 6,5, малую мощность, КПД 99%. Они не нагреваются, свободно вращаются назад. Их можно применять как уменьшающие.

На маленьких механизмах с ограниченной мощностью комфортно ставить мотор-редуктор. Это собранные в одном корпусе электрический двигатель и одноступенчатый редуктор. На изготовление добавочных компонентов и площадок для крепежа расходуется намного меньше материала, чем для 2-ух некоторых узлов. Надежная передача вращения от мотора. Обыкновенный способ соединения с рабочим узлом.

У двухступенчатого цилиндрического редуктора указывается кинематическая схема зацепления. Она может быть развернутой, когда на промежуточном валу по обоим бокам установлены 2 колеса. Подобно ведущий вал передает вращающий момент 2-мя похожими шестернями. Расположение с двойным зацеплением специфична для сильно нагруженных моделей с наклонной нарезкой зубьев. КПД двухступенчатых моделей 97 – 98%.

Вертикальные двухступенчатые модели небольшие, нередко имеют соединение фланцевого типа. Ставятся на механизм работы одновременно с двигателем.

У редукторов цилиндрических трехступенчатых передаточное число достигает 70. В техдокументации указывается передаточное отношение общее и каждой пары.Расположение валов может быть двурядным. Трехступенчатые редукторы устанавливают по большей части на больших станках, ножницах, подъемных механизмах, где требуется значительное усилие и небольшая скорость. КПД трехступенчатых редукторов 96%.

Нарезка зуба

Цилиндрические редукторы отличают по наклону зуба:

Шестерня и колесо с прямым зубомотносительно обычная в изготовлении. Они быстроходные с большим коэффициентом полезного действия, минимально нагружают подшипники. Главный минус – большой уровень шума во время работы.Также прекрасно работают в прямом и обратном направлении, когда ведущим становится колесо.

Цилиндрические косозубые редукторы имеют зуб, порезанный с уклоном. Это повышает линию контакта и передаваемое усилие. Зубья заходят в зацепление понемногу. Работает он тихо, медленно.

От наклонного расположения зуба появляется добавочная осевая нагрузка на подшипники. Их приходится ставить упорные, намного дорогие и часто менять. Чтобы возместить осевые нагрузки, колеса ставят попарно с самым разнообразным направлением наклона.

Косозубые цилиндрические редукторы компактнее прямозубых с подобными свойствами.Одновременно в зацеплении находится приличное количество зубьев. От трения детали греются. Помимо смазки в многоступенчатых моделях делают дополнительно систему охлаждения.

Устанавливают редуктора с косозубым зацеплением на механизмы, просящие значительного усилия с продолжительным непрерывным циклом работы.

Зацепление с наклонным зубом отлично работает в одном направлении. Обратно прокручивается со значительным усилием. Изготовление деталей не простое и тяжелое, просит большой точности.

Шевронный зуб собой представляет косой, порезанный в различных направлениях. В большинстве случаев нарезка выполняется фрезами для косозубых колес. По самому центру обода выполняется проточка для выхода инструмента. Нарезка выполняется в первую очередь в одну сторону, после деталь переставляется, и вторая полоса на ободе режется в оборотную сторону. Зубья сходятся вершинами в самом центре шестерни.

Шевронное зацепление работает тихо. Осевая нагрузка одинаково делится туда и обратно и возмещается.

Подшипники работают в нормальном режиме. Двойной Наклон зуба выполняет передачу мощной.

В зацеплении одновременно участвует несколько зубьев. Приладить с высокой точность эвольвенты на двух взаимодействующих деталях невозможно. Появляется трение и нагрев.

Шевронные колеса делать тяжело. Нужна большая точность фрезеровки и пересекание условных линий в самом центре обода. Нарезка изготавливается в 2 приема с перестановкой и тонкой регулировкой. В обратном направлении шеврон проворачивается со значительным усилием.

Шевронные редуктора применяют в агрегатах с чрезмерными нагрузками и короткими циклами работы. Их ставят на кузнечно-прессовое, оборудование для подъемных работ, на механизмы, где требуется тормоз.

Многоступенчатые цилиндрические редукторы с несколькими выходными валами, крутящимися синхронно от одного мотора и ведущего вала, называют клетями. Их ставят на агрегаты с несколькими исполнительными механизмами, работу которых нужно синхронизировать. Они имеют непростую кинематическую схему с передачей крутящего момента от одной шестерни 2 колесам. Для возможности работать параллельно, применяют соосные валы, один из которых пустотелый.

Устанавливают клети на прокатных и правильных станах, где одновременно должны синхронно вращаться гибочные и правильные валки.

Коробки скоростей

Разновидность цилиндрического редуктора с подвижным промежуточным валом считается многим известной коробкой скоростей. При изменении положения вала одни пары выходят из зацепления, прочие начинают взаимодействовать. В результате меняется передаточное число, частота вращения на выходе.

Коробки скоростей выполняются с прямым зубом. Косозубые редко встречаются, когда высокие нагрузки на исполнительный механизм.

Использование цилиндрических редукторов

Назначение редуктора – понижение числа оборотов мотора и увеличение мощности на выходном валу. Сборка цилиндрического редуктора не представляет трудности. По самому центру отверстий проходит разъем корпуса и крышки. Подшипники насаживаются на валы, ставятся в приготовленные гнезда и подпираются с наружной стороны крышками.

Колеса и шестерни крепят на валы при помощи шпонок.

Для регулировки межосевого расстояния нужно с высокой точностью делать расточку корпуса.

Техническое обслуживание редукторов обычное. Нужно постоянно доливать масло, иногда менять его. Детали, размещенные в середине, рассчитаны на продолжительную эксплуатацию в течение как минимум 10 лет.

Используются редуктора в самых разнообразных промышленных отраслях. Некоторые типы крупного оборудования могут выдержать любые атмосферные условия. Их ставят в карьерах и на площадках открытого типа, на козловых кранах.

Прокатное и кузнечно-прессовое оборудование не сможет работать без редукторов. В данной сфере популярно много разновидностей редукторов. Прямозубые стоят на кранах. Мощные шевронные вращают кривошипные прессы, вальцы, манипуляторы, подающие металл.

Прокатные т-правильные станы работают исключительно благодаря клетям, передающим вращение мотора на валки и рабочие узлы.

Под каждым капотом скрывается коробка скоростей. На каждом станке есть редуктор или несколько. Небольшие передачи установлены в электрифицированном инструменте и регулируют частота вращения шпинделя дрели, угловые шлифовальные машины и фрезера.

Плюсы и минусы

Цилиндрический передаточный механизм получил широкое применение в самых разных областях. Он имеет бесспорные положительные качества если сравнивать с червячным:

• большой коэффициэнт полезного действия;
• не греется;
• работает туда и обратно.

Плюсы и минусы цилиндрического редуктора зависят от свойств зубчатого зацепления и прочих конструктивных компонентов.

Преимущества

Ключевым хорошим моментом считается большой коэффициэнт полезного действия. Он намного превосходит мощности на выходе при похожих двигателях, все зубчатые и остальные виды передач.

Узел способна работать долгое время без перерывов, переключаться безграничное кол-во раз с одного режима на другой и даже менять направление вращения.

Тепловыделение небольшое. Нет необходимости устанавливать систему охлаждения. Смазка разбрызгивается нижними колесами, смазывает верхние шестерни, подшипники и собирает вниз, в поддон, всю грязь, сколовшиеся частицы металла.Будет достаточно иногда доливать масло и раз в 3 – 6 месяцев менять его.Частота профилактических мероприятий зависит от рабочего режима.

Выходной вал поставлен в подшипники качения и почти что не имеет люфта. Перемещение его очень точное, чтобы применять зубчатый механизм в качестве привода точных устройств и приборов. Осевое и радиальное биение сопрягаемых деталей не оказывает влияние на работу механизма.

Рабочая эффективность не зависит от скачков напряжения. Передаточное число стабильно. Если падает частота вращения мотора, пропорционально замедляется вращение ведомого колеса. Мощность остается неизменной.

Минусы

Немаловажное достоинство – отсутствие трения и торможения, в конкретных условиях создаёт проблемы. В механизмах для подъема грузов во время установки цилиндрического редуктора нужно устанавливать крепкий тормоз, чтобы удержатьтяжелые предметы на весу и устранить их самостоятельное опускание. В зубчато-винтовых передачах ведущим может быть только червяк и из-за большого трения появляется эффект самоторможения.

Проблема всех зубчатых зацеплений в отсутствии предохранительного механизма.

При перегрузе или резком включении ремень проскальзывает по шкиву. Зуб может лишь поломаться, и деталь понадобится менять. Как дополнительные предохранители применяются шпонки. Они рассчитываются на срез без запаса прочности. Заменить срезанную муфтой обычную деталь намного проще.

Стоимость рабочих деталей большая. Производственная технология долговременная и непростая.При этом зуб понемногу стирается, возрастает просвет между рабочими поверхностями. Менять межцентровое расстояние, как в реечных и червячных передачах в редукторе нельзя.Необходимо время от времени менять шестерни, колеса, подшипники.

Чем больше стирается эвольвента, тем сильнее стучат друг об друга зубья, и шумит редуктор.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.