Планетарный редуктор
Планетарный редуктор представляет собой механизм, в котором изменение начальной скорости и крутящего момента осуществляется с помощью особого вида зубчатой передачи — планетарной. В отличие от цилиндрических, конических или червячных редукторов, для работы которых требуется вращение всех зубчатых колес, в планетарном механизме один из элементов должен быть неподвижен. Отдельным случаем рассматривается дифференциальная передача планетарного редуктора, когда подвижными являются все компоненты механизма.
Планетарный редуктор. Устройство и принцип работы
Рассмотрим устройство планетарного редуктора на примере одноступенчатой модели. Конструктивно этот механизм состоит из:
• корпуса, в котором неподвижно зафиксирована коронная шестерня (эпицикл);
• выходного вала, жестко соединенного с водилом, на котором на осях установлены шестерни-сателлиты;
• входного вала с закрепленной на нем центральной солнечной шестерней.
После запуска приводного двигателя его вал, соединенный упругой или компенсационной муфтой с входным валом редуктора, начинает вращать и солнечную шестерню. Она в свою очередь вовлекает в движение шестерни-сателлиты, находящиеся с ней во внешнем зацеплении, и заставляет их вращаться в противоположном направлении. Опираясь на коронную шестерню, жестко закрепленную в корпусе, сателлиты вынуждены совершать круговое движение по ее внутренней поверхности, одновременно заставляя вращаться и водило, на котором они установлены.
Основные параметры планетарного редуктора
Величину снижения скорости вращения выходного вала редуктора, соединенного с водилом, по отношению к начальной частоте вращения вала приводного двигателя определяет передаточное число планетарного редуктора.
При неподвижной коронной шестерне этот параметр выражается следующей формулой:
U=1+Zк/Zс, где
U – передаточное отношение;
Zк – число зубьев на коронной шестерне;
Zс – число зубьев на солнечной шестерне.
Для одноступенчатых моделей передаточное отношение колеблется от 3,15 до 12,5. Чтобы увеличить крутящий момент и снизить скорость вращения выходного вала, используются многоступенчатые редукторы.
Как уже говорилось ранее, для работы планетарного редуктора требуется, чтобы один из его составных элементов был неподвижен. Эта формула справедлива для зафиксированного эпицикла и передачи вращения солнечной шестерне. Если ведущим будет водило, то формула передаточного отношения будет иметь такой вид:
U=1/(1+Zк/Zс).
В этом случае на выходном валу будет отмечено увеличение скорости вращения.
Не менее важными параметрами являются номинальный крутящий момент и высота оси вращения валов, величины которых регламентируются ГОСТ 25022-81.
Преимущества планетарных редукторов
КПД планетарного редуктора достигает 98% и сопоставим с аналогичным параметром для цилиндрической передачи. Такие механизмы позволяют реализовывать различные схемы привода как с уменьшением частоты вращения, так и с ее увеличением. Распределение нагрузки на большее число элементов позволяет снизить напряжение на зубьях шестерен.
Планетарные редукторы изготавливают для монтажа на «лапах» в горизонтальном положении или с фланцем для вертикального или горизонтального расположения. Помимо этого, многие модели поставляются с установленным приводным двигателем.
Планетарные редукторы при сопоставимых номинальных крутящих моментах и передаточных числах имеют меньшие габариты, чем модели с цилиндрической, червячной и конической передачей. Кроме того, соосное расположение валов позволяет более рационально выполнить их компоновку с приводимым механизмом.
Эксплуатация планетарных редукторов может осуществляться в районах с холодным, умеренным, тропическим, а также морским климатом как внутри помещений, так и под открытым небом.
Применение в промышленности и быту
Редуктор планетарного типа применяется в механизмах поворота башенных кранов, робототехнике, а также в качестве привода гусеничного транспорта, конвейерных лент и шпинделей металлообрабатывающих станков. Такими редукторами комплектуются подъемные лебедки, бетономешалки, механизмы открывания ворот и пр.
Виды редукторов
В современном оборудовании, как промышленном, так и бытовом, широко распространены механические редукторы. Они предназначены для изменения и передачи момента вращения от двигателя к исполнительным органам и отличаются по типу и конфигурациям в зависимости от выполняемых задач:
- уменьшить частоту вращения и увеличить вращающий момент;
- увеличить частоту вращения;
- изменить направление вращения;
- изменить угол оси выходного вала.
Основными характеристиками редукторов являются:
- максимальный крутящий момент;
- максимальная передаваемая мощность;
- передаточное число;
- максимальная скорость вращения (об/мин).
- габариты, в т.ч. и присоединтиельные размеры;
- расстояние от валов, до основных присоединительных поверхностей;
- масса.
Редукторы, повышающие скорость вращения на выходе, называются мультипликаторами. К примеру, в классической 5-ти ступенчатой КПП в автомобиле 5 передача зачастую имеет передаточное соотношение меньше 1, т.е. частота на выходе выше.
Основные виды:
Редукторы с цилиндрическими передачами
Данный тип редукторов является наиболее распространенным в промышленности. Они способны передавать большие мощности и крутящие моменты. Их КПД самый высокий среди остальных разновидностей. Они просты и надежны в эксплуатации, обладают большим ресурсом и плавностью хода. Относительно дешевые в производстве, т.к. используют распространенные и стандартизированные детали и конструкционные материалы. Передаточное отношение небольшое.
Передачи различают с прямыми зубьями, с косыми зубьями, шевронные и передачи Новикова. Косозубые передачи наиболее распространены в силу большей нагрузочной способности и плавности хода.
По расположению осей валов в пространстве выделяют следующие типы:
- с разнесенными осями;
- соосные;
- горизонтальные,
- вертикальные.
По числу ступеней разделяют одно- двух- и многоступенчатые редукторы.
Однако у цилиндрических редукторов есть и свои ограничения. Основное заключается в том, что оптимальное передаточное число на одну ступень не превышает i ≤ 5. Для большего соотношения необходимо увеличивать количество ступеней, что, безусловно, повлечет усложнение, удорожание и увеличение массогабаритных параметров.
Конические редукторы
Конические редукторы преобразуют и передают вращающий момент между пересекающимися осями валов под определенным углом, отличным от 180. Как правило, это 90°. Как и цилиндрические, они имеют эвольвентное зацепление зубчатых колес. По параметрам нагрузочной способности несколько уступают цилиндрическим редукторам и сложнее в производстве.
Данные редукторы предпочтительнее цилиндрических в случаях, когда компоновка не позволяет использовать соосную или параллельную схему расположения валов.
Червячные редукторы
Передача вращающего момента происходит от червяка на приводном валу к зубчатому венцу червячного колеса выходного вала. Валы расположены перекрестно под 90°, но не пересекаются. Достоинствами таких редукторов являются высокая компактность, простота конструкции, высокое передаточное соотношение (до 84) и самоторможение. К недостаткам относятся низкий ресурс (работа осуществляется при постоянном скольжении профиля червяка о зубчатый венец колеса), дорогостоящие материалы червячного колеса, ограниченная мощность и повышенный нагрев.
Планетарные редукторы
Данный вид получил большое распространение в тяжелом машиностроении и в автомобилях. Конструкция обладает рядом преимуществ: большое передаточное соотношение и малые габариты (меньше, чем у цилиндрических и червячных). Основные действующие компоненты это: солнечная шестерня, коронная шестерня, сателлиты и водило. Данный тип редуктора бывает одно- и многоступенчатым. Наиболее часто встречается в бортовых редукторах грузовых автомобилей.
Волновые редукторы
Особенностью данного типа является очень высокое передаточное соотношение при небольших габаритах, но малый ресурс, низкая скорость и передаваемая мощность из-за волнового элемента. Основными конструктивными элементами являются: корпус с внутренними зубьями, гибкое колесо с зубьями, которое изготовлено в форме стакана и водило. Гибкое колесо иммеет на один или несколько зубьев меньше, чем корпус. Водило выполнено в форме эксцентрика или эллипса. Вращаясь на валу, оно за счет эксцентриситета прижимает гибкое колесо с одной строны к корпусу, при этом, противоположная часть выходит из зацепления. За один оборот водила гибкое колесо повернется на разницу в количества зубьев, тем самым обеспечивая редукцию. Основное применение данного типа – это области космонавтики, точных приборов и задач, где необходимы высокий момент и минимальные габариты.
Комбинированные редукторы
Для решения всевозможных задач в машиностроении набора характеристик редукторов определенного типа бывает недостаточно. Поэтому часто применяют схему комбинированных редукторов. Например: необходимо передать высокую мощность и вращающий момент, но валы должны быть расположены под углом 90°, для этого применяют коническо-цилиндрический редуктор, первая ступень которого коническая, остальные — цилиндрические.
Мотор-редукторы
Все описанные редукторы могут встречаться в исполнении мотор-редуктор. Данная разновидность отличается тем, что редуктор и электродвигатель объединены в единый силовой механизм. Это приводит к улучшению массогабаритных характеристик и повышение надежности узла.
Стоит подчеркнуть, что почти каждый современный сложный механизм имеет в своем составе редуктор, который преобразует вращающий момент от двигателя в момент, необходимый для работы исполнительного органа. И здесь выбор подходящей модели, ее надлежащая эксплуатация и обслуживание позволит полноценно использовать весь заложенный срок службы как редуктор, так и приводимый механизм.
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Определение понятий редуктор и мультипликатор
Довольно редко, но бывает, что клиент интересуется редуктором, повышающим обороты. Редуктором такой механизм можно назвать с натяжкой, так как ему есть точное определение — мультипликатор. Итак, рассмотрим, в чём между ними разница.
Про редукторы написано много, и не хочется повторяться. Лишь только напомню, что редуктор повышает крутящий момент за счёт уменьшения входной частоты вращения, т.е. преобразует угловую скорость в «ньютонометры».
Принципиальные отличия мультипликатора от редуктора.
Мультипликатор тоже своего рода редуктор, но с передаточным число менее 1, т.е. повышающим выходные обороты за счёт уменьшения входного крутящего момента. Для наглядности можно привести велосипед, где и стоит мультипликатор в виде цепной передачи. Итог, закономерным будет определение такого понятия, что мультипликатор — это редуктор наоборот. Некоторые редукторы, как червячные, так и цилиндрические, с малым передаточным числом допускают на практике обратный ход, но это не предусмотрено условиями эксплуатации и снимает всю ответственность с продавца и производителя. Никакой редуктор из нашего каталога мы бы не советовали использовать в качестве мультипликатора.
Историческая справка: одним из первых мультипликаторов является обычная деревенская прялка. Малые обороты большого колеса, создаваемые педальным приводом, преобразуются в большие обороты веретена. Передаточное отношение данной конструкции определяется отношением диаметра веретена к диаметру колеса, что значительно меньше единицы.