Редуктор: обозначение, назначение, устройство, виды

Редуктор – механизм, изменяющий вращающий момент и мощность мотора, находится фактически в любой машине и станке. Он считается частью трансмиссии автомобиля и изменяет очень точно перемещение в точных приборах. Что такое редуктор с технической точки зрения? Это одно или несколько зубчатых зацеплений, взаимодействующих между собой и понижающих численность оборотов мотора до подходящей частоты вращения исполняющего узла. Взамен ведущей шестерни может быть червяк.

Устройство и рабочий принцип

Редуктор без дополнений газовый или гидравлический, предполагает устройство которое работает механически для изменения угловой скорости и крутящего момента. Он действует по принципу Золотого правила, когда передаваемая вращением мощность почти что не меняется, станет меньше на КПД.

Устройство

Самое простое устройство редуктора, это зацепление из шестерни и зубчатого колеса. Вращающий момент подается через яркий контакт зубьев – компонентов детали. Они двигаются с одинаковой линейной скоростью, но различной угловой. Кол-во вращений шестерни и колеса за единицу времени различное, зависит от диаметров деталей и количества зубьев.

Шестерни и колеса неподвижно закреплены на валах или сделаны одновременно с ними. В корпусе может быть от одной до нескольких пар зубчатых зацеплений. На сборочном чертеже редуктора отлично видно его устройство и важные части:

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

Корпус в самом низу имеет сливное отверстие масла и устройство контроля уровня смазочных материалов, глазок или щуп. Разъем с крышкой сходится с плоскостью расположения осей.

На кинематической схеме редуктора схематически указаны зубчатые соединения, расположений валов и направление вращения. Также показан вид зуба, прямой или наклонный. По кинематической схеме можно определить кол-во ступенек, передаточное число и остальные характеристики, как работает данный редуктор.

Рабочий принцип

Рабочий принцип механического редуктора построен на передаче вращательного момента от одного вала иному при помощи взаимные действия зубчатых деталей, неподвижно закрепленных на них. Линейная скорость зубьев одинаковая. Она не может быть самой разной, потому как контакт жёсткий.

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

Главная пара всегда первая, быстроходная шестерня или червяк, совмещённый с двигателем и подходящее ему колесо. По ее типу устанавливается и весь узел. Кол-во ступенек равно количеству зацеплений, имеющих передаточное число больше 1.

Помимо рабочих шестерен могут применяться паразитки – шестерни, которые не меняют вращающий момент, только направление вращения колеса и поэтому вала, на котором оно расположено.

Маркировка

В условном обозначении редуктора есть ряд цифр и букв, указывающих на его параметры и вид. Первым стоит указание на кол-во ступенек и вид зубчатого зацепления:

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

Модели комбинированного типа обозначаются несколькими буквами, начав с первой пары:

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

Кол-во передач этого вида указывается цифрой перед буквой.

Горизонтальное расположение считается нормой и не имеет собственного определения. Для вертикального узла после определения типа передач ставится буква В. Б – значит быстроходную модель. За ним ставится относительное числовое обозначение варианта сборки.

Дальше указывается расстояние между осями ведущего и выходного вала, передаточное число числами и форма выходного вала буквенным обозначением, к примеру, Ц – цилиндрический хвостовик, К – конусообразный.

В маркировке может находиться указание на климатическое исполнение, к примеру, для тропиков, районов севера, по какому госту исполнено.

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

Электропривод – мотор и передаточный узел в одном корпусе, имеет пару отличающуюся маркировку. Сначала стоит буквенное обозначение марки сборного привода, указывается частота вращения выходного колеса, потому как она постоянна, объединена с одним электрическим двигателем.

Технические свойства

Редуктора отличительны внешне по размеру и форме. Внутреннее строение многообразное. Соединяет их всех список технических специфик, по которой они выбираются на самые разнообразные машины и станки. К важным параметрам редуктора относятся:

• передаточное число;
• передаточное отношение;
• значение крутящего момента редуктора;
• расположение;
• кол-во ступенек;
• вращающий момент.

Передаточное число берется общее, всех передач, и в то же время указывается таблица передаточных чисел, если узел имеет 2 и более ступеньки. По нему выбирают узел, который видоизменяет вращение электрического двигателя или мотора с необходимое численность оборотов.

При этом необходимо знать величину крутящего момента на выходном валу редуктора, Чтобы узнать, будет ли достаточной мощность, чтобы привести в движение аппарат.

Передаточное число

Главная характеристика зубчатого зацепления, по которой определяются все другие параметры. Показывает, на сколько оборотов меньше выполняет колесо относительно шестерни. Формула передаточного отношения:

где U – передаточное число;

Z₁ число зубьев шестерни;

Z₂ число зубьев зубчатого колеса.

Модуль зубьев шестерни и колеса аналогичный. Их кол-во зависит от диаметра. По этому можно применять формулу:

Где D₂ и D₁ диаметры колеса и шестерни исходя из этого.

Расчет общего передаточного момента устанавливается как творение передаточных чисел всех пар:

Где U_р передаточное число;

U₁, U₂, U_n передаточные числа зубчатых пар.

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

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

При подсчете передаточного числа ременой пары кол-во зубьев заменяется диаметрами шкивов и все умножается на показатель скольжения. В отличии от зубчатой передачи, линейная скорость движения крайних точек на шкивах не равна друг дружке. Зацепление не жёсткое, ремень проскальзывает. КПД передачи меньше, чем у зубчатой и цепной передачи.

Передаточное отношение

Во время проектирования нового узла с заблаговременно заданными свойствами, за основу берется мощность грядущего редуктора. Она устанавливается по величине крутящего момента:

где U₁₂ – передаточное отношение;

Символ «–» указывает на обратное направление вращения колеса и вала, на котором оно находится. При нечетном количестве передач ведомое колесо вращается в противоположном направлении в отношении к ведущему, навстречу ему. При четном количестве зацеплений конусообразных колес вращение двоих валов происходит в одном направлении. Заставить его вращается в необходимую сторону можно установкой переходной детали – паразитки. У нее кол-во зубьев как у шестерни. Паразитка изменяет только направление вращения. Все другие характеристики остаются прежними.

Вращающий момент

Обозначение крутящего момента на валу нужно, оно дает возможность выяснить мощность на выходе редуктора, величины связаны прямо пропорциональным соотношением.

Вращающий момент входного мотора при входе, умножается на передаточное число. Для получения более точного фактического значения нужно помножить на значение КПД. Показатель зависит от численности ступенек и типа зацепления. Для прямозубой конусообразной пары он равён 98%.

Назначение механизма

Редуктором называют узел, который изменяет мощность. Это может быть газовое давление и жидкости в баллонах с газом, трубопроводах и на сортировочных подстанциях. Механичные редукторы меняют число оборотов и угловую скорость.

Зачем нужен в механизме и машине зубчатый передаточный механизм. Он уменьшает угловую скорость мотора, делая больше при этом в такое же количество раз вращающий момент – силу, с которой воздействует выходной вал на исполняющий механизм.

Частота вращения электрического двигателя достигает 1500 оборотов в минуту. Для работы станка оборудования она не подойдет. При этом, если к шкиву мотора напрямую закрепить груз, он не сможет сдвинуть его с места.

Функции узла, сделать меньше частота вращения в десятки раз и настолько же расширить вращающий момент – усилие, с которым машина будет выполнять работу.

Виды редукторов

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

Самая большая группа редукторов, которые повсеместно применяются во всех механизмах, от кофемолки до доменных печей, механичные зубчатые редукторы. Они делятся на группы по нескольким показателям:

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

В большинстве случаев ведущий вал редуктора быстроходный. Он жестко объединен с двигателем и крутится с подобной же скоростью, до 1500 оборотов в минуту. При обратном отношении, когда ведущим считается колесо и частота вращения на выходе увеличивается, а вращающий момент падает, узел называют понижающим.

По типу зубчатого зацепления и форме шестерни, делятся они:

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

Модели комбинированного типа могут иметь разные типу зубчатых зацеплений.

Цилиндрические

Самое большое кол-во выпускается цилиндрических редукторов. Поверхность для работы колеса и шестерни имеет цилиндрическую форму. Модели отличительны большим коэффициентом полезного действия, обычностью выполнения и широким многообразием деталей. Одноступенчатые узлы получили наименование передаточного редуктора. Он небольшой, уменьшает частота вращения и в то же время передает вращающий момент.

По форме зуба цилиндрические модели распределяются:

По кинематической схеме они могут быть прямолинейные и разветвленные.

Прямой зуб имеет округленную поверхность, помогающую максимально потенциальной площади контакта. При зацеплении зубья контактируют по всей длине. Трение сводится к нулю. КПД прямозубого зацепления наиболее высокое, 99%.

К плюсам прямозубых передач относятся самая маленькая нагрузка на подшипники, небольшое трение, механизм не греется.

Минус в большом шуме в рабочий период и небольшой мощности. Чтобы предать значительное усилие, колеса необходимо делать широкими, крупногабаритными.

Косой зуб размещен под угол. Площадь контакта у него больше при одинаковой ширине обода колеса. Зубья заходят в зацепление понемногу. Работает косозубая пара тихо, медленно и может выдержать высокие нагрузки.

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

Для компенсации негативных осевых усилий косозубых передач, сделаны шевронные. Они представляют два колеса на одном валу с уклоном зубьев в противоположную сторону. Аналогичным образом намного больше возрастает мощность.

Работают шевронные зацепления тихо. Минус в сложной и долгой технологии нарезания зубьев.

Кол-во передач может быть любое. Расположение валов параллельное, горизонтальное и вертикальное на одном уровне. При большом числе зубчатых зацеплений в одном корпусе, возможно двурядное расположение валов.

Цилиндрические модели повсеместно используются во всех областях. От техники для дома, кофемолок, дрелей, до металлургической и горнорудной промышленности. На каждом станке стоит один или несколько редукторов. В особо тяжёлых условиях применяют шевронные передачи.

Конусообразные

Шестерня и колесо имеют конусообразную поверхность. Валы размещены под угол. Зуб на шестерне прямой и радиальный. Часто конусообразные передачи применяются в комбинированных или понижающих узлах. Направление вращения возможно в любую сторону. В качестве ведущего как правило выступает колесо.

Сколько передач в конусообразном передаточном механизме, зависит от его назначения. В большинстве случаев одна. Самый популярный пример косозубого зацепления – дифференциал заднего моста, понижающий вращающий момент узел. От одного колеса крутится синхронно в одном направлении 2 шестерни.

Взамен ведущей шестерни в зубчатом зацеплении стоит червяк с нарезанной резьбой. Нитей бывает 1, 2, 4. Иного количества заходов не делают. Оси валов размещены перпендикулярно в различных плоскостях.

Червяк во время вращения взаимодействует с несколькими зубьями колеса. От сильного трения под угол, появляется тормозящий момент. Он не дает возможность колесу провернуться и сдвинуть червяк. Самоторможении применяют в механизмах для подъема грузов. Подвешенный груз не сможет пойти вниз. Зубчато-винтовая передача может перемещать колесо и связанный с ним механизм с высокой точностью. Это применяют в приборах и станках для точной настройки положения инструмента.

Червячные редукторы делают с одной и 2-мя передачами. Иногда выполняют комбинированные с конусообразными зацеплениями.

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

Минус в невысоком КПД и сильном нагреве в рабочий период. требуется делать систему охлаждения.

Планетарный

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

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

Не простое исполнение планетарного редуктора возмещается его большой мощностью, скромными габаритами и тихим ходом. Планетарные модели применяются для работы в шахтах, металлургии, горнорудной промышленности.

Комбинированные

Редукторы, в которых установлены передачи различного типа, называются комбинированными. Очень часто объединяют в одном корпусе цилиндрические пары с червячными или конусообразными.

Мотор-редуктор – собранные в одном корпусе мотор и передаточный узел. Привод в большинстве случаев делается с конусообразными или червячными парами. Кол-во передач одна и две.

В волновых моделях для вращения используют колебания расположившейся в середине колеса шестерни. Большого распространения модель пока не обрела.

Советы по выбору

Как подбирать редуктор взамен поломавшегося, на имеющуюся технику и при разработке механизмов собственными силами. Ключевым считается мощность на выходном валу. Она рассчитывается на основании оборотов мотора по передаточному числу.

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

Крепление выполняется при помощи фланца конкретно к валу мотора и при помощи отверстий в подошве ставится на платформу.

В маркировке отмечено межцентровое расстояние между валами. Данный размер имеет конструктивное значение во время установки узла и соединения его с двигателем и валом механизма работы.

Следует увидеть, какая пара в редукторе первая, ее передаточное число, зацепление. Выбор редуктора в себя включает и расположение валов в пространстве. Они как правило расположены под прямым углом и быть в различных плоскостях. Вид подшипников указывается в техдокументации. Там же таблица эксплуатационных сроков различных узлов.

Во время проектирования машины, выбор червячного редуктора делается по мощности и расположении зацепления. При нижнем зацеплении пара отлично смазывается, не просит дополнительного охлаждения и может работать продолжительно время. Необходимо посмотреть на режим функционирования. Узел не всегда способный работать по паре часов постоянно. Червячное соединение быстро перегревается.

Распространенные поломки

Неполадки редуктора получиться избежать при правильной его эксплуатации и постоянном уходе. Следует тщательно изучить паспорт. В нем указаны виды техобслуживания и их периодичность. Нужно постоянно менять масло, регулярно доливать его. Выполнения рабочего режима даст возможность сберечь аппарат целым.

Главная поломку редуктора связана с его перегревом. Это происходит при отсутствии смазки и применении масел иных марок. В другом случае аппарат перегревается, зубчатое зацепление может заклинить.

Подшипники имеют собственный прочностный запас. Их эксплуатационный период указан в паспорте. Если своевременно не заменить на новые, узлы начинают рассыпаться. Шарики выпадут, и вал начнет вращаться со значительным усилием, рывками.

Между корпусом и крышками: верхней и боковой, по плоскости разъема, во время сборки закладывается герметик. Он не дает возможность маслу вытекать наружу. Если его своевременно не менять, жидкость потечет со всех разъемов.

Перегрузки, внезапное включение приводит к разрушению зуба. Когда передаточный механизм не отвечает двигателю, он долго не удержит.

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