Какие бывают передачи в редукторах

Классификация редукторов. Редукторные передачи.

Любой редуктор — это прежде всего механическое устройство, предназначенное для уменьшения частоты вращения выходного вала. Также редуктор прямо пропорционально скорости вращения увеличивает крутящий момент. Сердцем редуктора является зубчатая передача, состоящая из одной или нескольких ступеней. По типу зубчатых колёс редукторы бывают: червячные, цилиндрические, планетарные, волновые, конические и комбинированные.

Классификация редукторов

Зубчатые редукторы обычно используются в областях, где требуется более высокий крутящий момент и / или более низкая скорость вращения. На сегодняшний день редукторы применяются практически во всех областях промышленности. Производители всячески стараются унифицировать конструкцию редуктора тем самым он может применяться в разных отраслях.
Общемашиностроительные редакторы применяются в приводах машин и агрегатов, представляют собой механическое устройство с унифицированными размерами и характеристиками. Общемашиностроительные редукторы имеют технические характеристики, подходящие для многих применений, а их конструкция позволяет осуществлять монтаж различными способами.
В ответственных сферах промышленности как правило применяются специальные редукторы имеющее узконаправленное назначение. Их конструкция имеет определенные размеры и технические параметры, позволяющее получить максимально возможную производительность. Специальные редукторы соответствуют требованиям конкретного применения.

Расположение валов и количество ступеней

Ступень редуктора — это колесная пара внутри редуктора. Одна ступень изменяет частоту вращения и крутящий момент пропорционально соотношению диаметров, сопряжённых между собой колес. Ступень передачи характеризуется передаточным отношением, которое напрямую влияет на изменение скорости и крутящего момента между ведущим и ведомым колесами.

Передаточное отношение — это отношение скоростей вращения ведущего и ведомого вала

По мере уменьшения скорости от ступени к ступени в соответствии с передаточными числами увеличивается крутящий момент. Его суммарное значение на выходном валу увеличивается пропорционально снижению скорости.

В редукторах любого типа вращение передаётся с помощью различных видов передач, которые могут быть: фрикционными, ременными, цепными, червячными или зубчатыми. Простейшая редукторная передача состоит из двух зубчатых колёс, сопряженных между собой. Зубчатое колесо задающее вращение называется ведущим, а колесо, находящееся в зависимости от него — ведомым.
Частота вращения измеряется количеством оборотов за единицу времени, как правило это число оборотов за одну минуту. В простейшей редукторной передаче, состоящий из двух колес, важным параметром являются их диаметры. Разница этих диаметров определяет частота вращения, ведомого колёса при условии, что ведущее вращается с неизменной скоростью. Имея исходные данные частоты вращения, ведущего колеса мы легко можем определить частоту вращения ведомого. Если ведущее и ведомое колеса будут иметь один и тот же диаметр, то они будут вращаться с одинаковой скоростью. Ведомое колесо будет крутиться медленнее при условии, что его диаметр будет больше ведущего и наоборот, если диаметр ведущего колеса будет больше, ведомое будет вращаться быстрее ведущего колеса. Например, если ведомое колесо в два раза больше ведущего, то его частота вращение будет в два раза медленнее. Концепция машиностроения подразумевает частые расчёты диаметров колёс для поиска числа оборотов.

Фрикционная передача

Фрикционная передача представляет механизм, состоящий из одной или нескольких шестерен. Суть фрикционной передачи — это сила трения. Движение создается за счет трения поверхностей соприкасающихся шестерней. Передача вращения между ведущим и ведомым колёсами происходит за зачёт непосредственного прижима между собой.

В современной промышленности существует множество различных видов фрикционных передач, которые успешно используются в конструкции механических приводов. К преимуществам фрикционной передачи можно отнести простоту изготовления и последующей эксплуатации. К недостаткам можно отнести большое усилие, которое нужно приложить на давящие колеса, затратив тем самым часть мощности. Также следует отметить, что как бы небыли сильно прижаты колеса друг к другу при больших нагрузках не исключено проскальзывание, поэтому фрикционная передача не годится для высокоточного применения.

Самая простая фрикционная передача состоит из плоской шестерни покрытой кожей или резиной. Такое покрытие позволяет создать большую силу трения между соприкасающимися колёсами.

Зубчатая передача

Зубчатые передачи были изобретены Леонардо да Винчи в начале 1500-х годов и являются основой для работы редукторов и мультипликаторов.

Зубчатые передачи представляют собой механические компоненты машин, которые служат для передачи и преобразования энергии вращения. Любая зубчатая передача состоит из двух или более колёс, а передача вращения происходит с помощью зубьев на их поверхностях. Зубчатое колесо представляет собой колесо с равномерно распределенными по окружности зубьями. Для передачи вращения, в отличии от фрикционных, в зубчатых передачах нужно намного меньше усилия.

Это обусловлено тем, что силы для нажима на колёса практически не требуется. Для достижения максимального результата работы зубчатых колёс профиль их зубов изготавливается по определенной кривой, называемой эвольвентой. Основным параметром при расчете зубчатых пар является диаметр окружности зубчатого колеса. Другим важным параметром является расстояние между началом одного зубца до начала другого по-другому шагом зацепления.

Передаточное число в двух сопряженных зубчатых колесах можно вычислить, разделив количество зубов одной шестерни на количество другой.

i = z2/z1

где: z2 — число зубцов ведомого колеса, z1 — число зубцов ведущего колеса.

Еще один параметр, характеризующий шестерни, называется модулем. Его находят путем вычисления диаметра окружности колеса к количеству расположенных на нем зубов. Другой способ заключается в отношении шага к величине π (3,14). Как правило модули у двух сопряженных между собой колес одинаковые. При этом разное количество зубов на зубчатых колесах с одним модулем влияет на их диаметры.

Передаточное число одной пары зубчатых колес обычно не превышает значения 1:10 в противном случае размеры редуктора будут громоздкими. Чтобы получить более высокие значения передаточных чисел и при этом сохранить компактные размеры, используются несколько зубчатых пар.

В последнее время большую популярность получили зубчатые колеса, у которых зубья расположены под некоторым углом. Такие колеса называются косозубыми. Это обусловлено тем, что они работают плавно на высоких скоростях, а их зубы выдерживают большие нагрузки.

Повысить увеличение плавности хода и прочности зубцов позволило расположены зубов «в елочку». У таких колес зубцы скошены в обе стороны и поэтому они получили название «шевронные».

Цилиндрические шестерни используются только с параллельными валами если же необходима передача вращения под прямым углом, то применяется коническая зубчатая передача. Она состоит из конических зубчатых колес, которые позволяют изменить направление вращения вала, а также снизить скорость и увеличить крутящий момент между непараллельно вращающимися валами. Конические шестерни можно классифицировать по форме их зубьев, изогнутых или прямых. Зубья конической шестерни могут быть прямыми либо спиральными. Несколько видов зубчатых колес можно классифицировать по ширине поверхности зуба.

Червячная передача

Еще одна распространённая передача, позволяющая передавать вращение под прямым углом является червячная. Червячный привод был изобретен Архитом Терентским, Аполлонием Пергским или Архимедом. Основными элементами этой передачи являются всего два элемента: червяк и зубчатое колесо.

В данной передаче червяк всегда является ведущим, а колесо ведомым элементом. Во время вращения, витки червячного винта ведут зубцы колеса вынуждая его вращаться.
В однозаходном червяке за каждый оборот червяка на 360° червячное колесо продвигается только на один зуб. Поэтому червячная передача чаще всего применяется, когда необходимо получить большие передаточные числа.

Рассчитать передаточное отношение червячной передачи можно если знать число заходов червячного винта и количество зубов колеса.

Имея данные, передаточное отношение можно рассчитать, используя формулу.

i = Z/K

Z — количество зубов колеса
K — число заходов червячного винта

Одной из самых больших проблем, связанных с червячными передачами, является их низкая эффективность при высоких передаточных числах, но это нивелируется путем увеличения мощности. Применяется такая передача в червячных редукторах и мотор-редукторах.

Планетарные передачи

Планетарная передача представляет собой зубчатый механизм, состоящий из прямозубых шестерен. В планетарной передаче центральная шестерня, называемая солнечной шестерней, является ведущей. Три или более «ведомых» шестерен (называемых сателлитами) вращаются вокруг солнечной шестерни. Планетарная передача имеет огромное преимущество, которое заключается в распределении нагрузки сразу по нескольким планетарным шестерням. Таким образом, можно передавать высокие крутящие моменты, имея компактную конструкцию.

Свое название «планетарная передача» получила благодаря подобию движения нашей солнечной системы. Поскольку планетарные шестерни вращаются вокруг солнечной шестерни, как планеты вращаются вокруг солнца. Планетарная передача обычно состоит из центральной солнечной шестерни, зубчатого венца и нескольких планетарных шестерен, которые вращаются между ними.

Редукторы, в основе которых планетарная передача, используются во всех сферах применений, включая автомобильные трансмиссии, приводные двигатели, промышленные конвейеры и станки. Они более надежны и имеют большую удельную мощность, а это означает, что они могут выдерживать более высокие крутящие моменты при этом очень компактны. Применяются такие передачи преимущественно в планетарных мотор-редукторах и редукторах.

При выборе типа редуктора инженеры должны знать, каким нагрузкам и факторам окружающей среды он будет подвергаться. Следует обязательно учитывать требования к пространству, где будет установлен привод. Такие параметры как мощность привода и крутящий момент имеют непосредственную связь при выборе редуктора, особенно когда идет модернизация устаревшего оборудования.
Уже после установки редуктора нет необходимости вносить какие-либо дополнительные конструктивные изменения в существующие системы. «Конструктивные изменения, условия применения, пространственные условия применения и установочные размеры редуктора являются другими ключевыми факторами при его выборе. Предварительная оценка того, где будет использоваться редуктор, помогает избежать дополнительных затрат.

© 2014 Редукторы, мотор-редукторы, устройства плавного пуска, преобразователи частоты

Справочная информация по выбору редуктора

Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.

Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.

Промышленностью сегодня выпускаются редукторы 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

Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.

Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:

А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей

Червячные редукторы

Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.

В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.

Передаточное отношение
Число заходов червяка
Число зубов колеса

Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:

А) Редуктор с нижним расположением червяка
Б) Редуктор с верхним расположением червяка
В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)

Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм. Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени.
Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:

Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.

Планетарные редукторы

Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм. Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.

Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:

А) сателлиты
Б) солнечная шестерня
В) водило
Г) кольцевая шестерня

Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.

Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.

В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.

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
Две ступени; три ступени; четыре ступени
Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач
Пересекающееся или скрещивающееся
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
Сборка из одной конической и планетарных передач
Пересекающееся
Червячно-планетарный
Две ступени; три ступени; четыре ступени
Сборка из одной конической и планетарных передач
Скрещивающееся
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.

Цилиндрическая передача – 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

Червячная 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

Волновая передача – 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:

Тип передачи редуктора
Гарантированный ресурс в часах
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая
более 25000
Волновая, червячная, глобоидная
более 10000

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.

Монтажное исполнение

Соосный редуктор — входной и выходной вал находятся на одной оси

Червячный редуктор — входной и выходной вал находятся под прямым углом

Цилиндрический редуктор — входной и выходной вал находятся на параллельных осях

Коническо-цилиндрический редуктор — входной и выходной вал перекрещиваются

Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов

Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов

Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов

Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов

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 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)

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.

© 2014 Редукторы, мотор-редукторы, устройства плавного пуска, преобразователи частоты

Редуктор от «А» до «Я»

Редуктор представляет собой составной механизм приводов машин. Его основное назначение – уменьшение частоты вращения ведомого вала при одновременном увеличении крутящего момента. Конструкцией редуктора могут быть предусмотрены одна или несколько передач зацеплением.

1.Классификация редукторов

Редуктор общемашиностроительного назначения. Этот тип оборудования представляет собой самостоятельный агрегат, используемый в приводах машин. Его технические характеристики отвечают общим для разных применений требованиям. Конструктивно общемашиностроительные редукторы могут отличаться.

Специальные редукторы разработаны для автомобильной, авиационной и других узкоспециализированных отраслей. Из названия понятно, что агрегаты этой группы должны соответствовать специфике и параметрам конкретного применения.

Редукторы можно классифицировать по следующим признакам:

• По типам передач и числу ступеней;
• По расположению осей входного/выходного валов в пространстве и относительно друг друга;
• По способу крепления.

1.1 Количество ступеней и расположение валов

У двух- и трехступенчатых редукторов развернутых и раздвоенных схем (в случае с двухступенчатыми моделями еще и соосных схем) есть ряд преимуществ перед агрегатами других типов – прежде всего это высокий КПД и устойчивость к нагрузкам. Соосные цилиндрические редукторы могут комплектоваться тихоходной ступенью с внутренним зацеплением. Планетарные и волновые агрегаты с соосным расположением осей валов также обеспечивают высокую производительность и широкий диапазон передаточных чисел.

При комплектации машин и механизмов, требующих пересекающегося расположения валов, будут эффективны двух- и трехступенчатые конические (коническо-цилиндрические) редукторы.

Агрегаты с червячными (червячно-цилиндрическими, цилиндрическо-червячными) передачами характеризуются высоким передаточным числом и низким уровнем шума. Однако КПД у таких моделей ниже, чем у цилиндрических аналогов.

Вертикальное расположение выходных валов требует меньшего пространства. В механизмах, где необходима подобная компоновка, чаще используются червячные или конические редукторы. Удобство заключается в том, что ось двигателя находится в горизонтальном положении.

Таблица 1. Классификация редукторов по расположению осей валов

Редуктор	Расположение осей
Параллельные оси входного/выходного валов	1. Горизонтальное: — оси в горизонтальной плоскости; — оси в вертикальной плоскости (входной вал – над или под выходным валом); — оси в наклонной плоскости. 2. Вертикальное
Совпадающие оси входного/ и выходного валов (соосный)	1. Горизонтальное 2. Вертикальное
Пересекающиеся оси входного/выходного валов	1. Горизонтальное 2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала 3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала
Скрещивающиеся оси входного/выходного валов	1. Горизонтальное (входной вал – над или под выходным валом) 2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала 3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала

1.2 Типы используемых передач

1.2.1 Червячные редукторы

Червячный редуктор – наиболее распространенный тип редукторов. Привод имеет компактные размеры (в сравнении с цилиндрическими агрегатами). Передаточное отношение червячной пары может достигать 1-100 (иногда и выше).

Потенциал увеличения крутящего момента при снижении частоты вращения вала у червячных редукторов выше, чем у оборудования с другими типами передач. Передаточное число того же порядка можно получить при эксплуатации трехступенчатого цилиндрического редуктора. В червячных агрегатах для решения этой задачи достаточно одной ступени. Еще одно преимущество – простота и низкая стоимость червячных редукторов. Использование червячного зацепления позволяет снизить уровень шума передачи, обеспечить высокую плавность хода.

Функция самоторможения присутствует только в червячных редукторах. Ее принцип основан на торможении ведомого вала при отсутствии движения на ведущем валу (червяке). Самоторможение в передаче осуществляется в тот момент, когда угол подъема ведущего вала меньше или равен 3,5 градусам.

При выборе червячного редуктора следует учитывать тот факт, что при увеличении передаточного числа снижается КПД червячной передачи. Отсюда – потери энергии вследствие трения червяка об зубья колеса.

Ресурс червячных приводов составляет, в среднем, 10 тысяч часов.

1.2.2 Червячный глобоидный редуктор

Винт глобоидного червячного редуктора имеет выпуклую форму (в других червячных передачах он цилиндрический). Эта конструктивная особенность увеличивает передачу крутящего момента и мощность привода.

Глобоидные редукторы предназначены для использования в условиях, предполагающих высокую надежность, отсутствие обратного проскальзывания и динамических толчков на выходном валу. Чаще всего редукторы этого типа применяются в барабанных приводах лифтов: глобоидная пара адаптирована к переменным нагрузкам, возникающим при подъеме и торможении кабины, в состоянии поддерживать нормальную реверсивность при эксплуатации.

Таблица 2. Допустимые нагрузки для червячных глобоидных редукторов типа ЧГ

Типоразмеры	Номинальное передаточное число	Частота вращения червяка, об/мин
		750		1000		1500
		Рвх, кВт	Твых, Н м	Рвх, кВт	Твых,Н·м	Рвх, кВт	Твых, Н·м
Чг-63	10	1,2	120	1,5	—	1,9	110
	12,5	1,1	130	1,3	130	1,7	110
	16	1,0	150	1,2	150	1,5	130
	20	0,8	150	0,9	150	1,3	130
	25	0,5	125	0,6	110	0,8	110
	31,5	0,4	110	0,5	110	0,6	90
	40	0,3	110	0,3	100	0,5	90
	50	0,2	100	0,3	100	0,3	90
	63	0,1	90	0,2	90	0,3	80
Чг-80	10	2,4	250	2,8	220	3,1	170
	12,5	2,0	260	2,4	240	2,6	180
	16	1,6	260	1,9	240	2,1	180
	20	1,5	300	1,7	260	1,8	200
	25	1,0	250	1,1	220	1,5	190
	31,5	0,7	220	0,8	200	1,1	180
	40	0,6	220	0,7	200	0,9	180
	50	0,5	210	0,5	180	0,6	160
	63	0,3	200	0,4	170	0,5	150
Чг-100	10	4,3	460	4,7	380	6,3	350
	12,5	3,8	500	4,0	400	5,5	380
	16	3,0	500	3,6	450	4,6	400
	20	2,7	550	3,2	500	3,9	420
	25	2,0	500	2,3	450	3,0	400
	31,5	1,4	420	1,6	380	2,1	350
	40	1,2	420	1,3	380	1,8	350
	50	0,9	400	1,0	350	1,3	320
	63	0,7	380	0,8	320	1,1	300
Чг-125	10	8,4	900	10,4	850	12,3	700
	12,5	7,1	950	8,9	900	10,0	700
	16	5,6	950	7,0	900	8,5	750
	20	5,3	1100	6,3	1000	7,8	850
	25	4,0	1000	4,6	900	5,2	700
	31,5	2,9	900	3,4	800	3,9	650
	40	2,4	900	2,8	800	3,2	650
	50	1,7	800	2,1	750	2,6	650
	63	1,4	750	1,7	700	2,1	600
Чг-160	10	16,7	1850	20,3	1700	28,3	1600
	12,5	13,9	1900	16,3	1700	22,8	1600
	16	11,0	1900	13,7	1800	18,6	1650
	20	9,7	2050	11,9	1900	16,5	1800
	25	7,6	1950	8,6	1700	11,2	1500
	31,5	5,7	1800	6,4	1550	8,2	1350
	40	4,6	1800	5,1	1550	6,6	1350
	50	3,6	1650	4,0	1450

1.2.3 Цилиндрические редукторы

В цилиндрических редукторах устанавливаются цилиндрические зубчатые передачи. Комплектация таких приводов может отличаться положением входного/выходного валов и количеством ступеней. Одноступенчатые цилиндрические агрегаты классифицируются только по расположению валов. Передаточные числа варьируются в диапазоне 1,6-6,3.

Схемы исполнения цилиндрических пар:

• развернутая узкая;
• развернутая;
• раздвоенная;
• соосная.

Наиболее распространена развернутая схема. Она позволяет выпускать унифицированные колеса, валы и шестерни, которые подходят для производства редукторов разных типоразмеров. Этот фактор является определяющим для серийного производства, т.к. способствует снижению себестоимости выпускаемой продукции.

С той же целью выбирается левое направление зуба шестерни и правое направление колеса для всех ступеней редуктора. При индивидуальной комплектации единичного редуктора целесообразнее использовать следующую схему: левое направление зуба шестерни на первой ступени, правое – на второй ступени. Такая комплектация снизит осевую нагрузку на опоры.

Форма редукторов, проектируемых по развернутой схеме, удлиненная. Вес такого агрегата будет на 15-20% больше приводов, сконструированных по раздвоенной схеме.

Раздвоенная схема применима для тихоходной и быстроходной ступеней. Во втором варианте она наиболее рациональна, так как промежуточный вал может быть изготовлен по принципу вала-шестерни, а быстроходный вал становится «плавающим».

При соосной схеме оси быстроходного и тихоходного валов совпадают. Вес и габариты редуктора, собранного по соосной схеме, аналогичны моделям с развернутой схемой. Стоимость обоих типов агрегатов практически одинакова.

Одна из основных технических характеристик соосного редуктора – увеличенная мощность быстроходной ступени, что достигается за счет снижения нагрузки на нее. Однако конструктивно такие агрегаты более сложные.

Ресурс цилиндрического редуктора – 25 тысяч часов и более.

Таблица 3. Допустимые нагрузки для цилиндрических редукторов ЦУ (одноступенчатых горизонтальных)

Типоразмеры	Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм	Номинальная радиальная сила, Н
		входной вал	выходной вал
ЦУ-100	250	500	2000
ЦУ-160	1000	1000	4000
ЦУ-200	2000	2000	5600
ЦУ-250	4000	3000	8000

Таблица 4. Технические параметры цилиндрических редукторов Ц2С (двухступенчатых соосных)

Типоразмеры	Номинальные передаточные отношения	Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм	Номинальная радиальная сила, Н		КПД
			входной вал	выходной вал
Ц2С-63	8; 10; 12,5	125	500	2800	0,98

1.2.4 Конические редукторы

Конструкцией конического редуктора предусмотрены колеса с прямыми и круговыми зубьями. Направления наклона линии зуба и вращения колеса должны совпадать. Соблюдение этого условия позволяет предотвратить затягивание шестерни в зацепление, возникающее под действием отрицательной осевой силы на шестерне.

Передаточное отношение конического редуктора – 1-5.

Зубчатое колесо устанавливается между опорами редуктора. Шестерни монтируются консольно.

1.2.5 Коническо-цилиндрические редукторы

Данный тип механизмов представляет собой гибрид цилиндрического одноступенчатого и конического редукторов. Соответственно, этой группе оборудования присущи все достоинства и недостатки агрегатов обоих типов.

Все коническо-цилиндрические редукторы имеют быстроходную коническую ступень. Такая конструктивная особенность объясняется невысокой нагрузочной способностью и, соответственно, большими габаритами агрегата. С целью уменьшения размеров привода и используется быстроходная коническая ступень.

Коническая передача может использоваться в тихоходных и промежуточных ступенях, что оправдано необходимостью снижения ее чувствительности к погрешностям при производстве и установке, минимизацией их влияния на механизм в целом.

Направление зуба в косозубой цилиндрической паре должно быть выбрано с учетом возможности вычитания осевых сил на промежуточных валах.

Таблица 5. Коэффициент режима эксплуатации коническо-цилиндрических редукторов (двухступенчатых и трехступенчатых)

Характер режима нагрузки	Суточная продолжительность эксплуатации
	3 часа	8 часов	24 часа
Спокойный	1,25	1,0	0,8
Умеренные толчки	1,0	0,8	0,65
Сильные толчки	0,55	0,65	0,5

1.2.6 Насадные редукторы

Насадными редукторами называются агрегаты с полым выходным валом. Они монтируются непосредственно на вал – без дополнительных соединений и передач. Преимущество насадных редукторов заключается в более компактных габаритах и сравнительно невысоком весе.

Насадный способ монтажа, как правило, применим к червячным и некоторым другим типам редукторов. Исключение составляет цилиндрическая соосная группа оборудования, конструктивные особенности которой затрудняют такую установку.

При резкой динамике нагрузки на выходной вал (чаще всего при нештатных ситуациях) отсутствие соединительной муфты может стать причиной преждевременного выхода из строя приводного оборудования. Поэтому эксплуатация редуктора требует создания условий эксплуатации при равномерной нагрузке. Как вариант – дополнительная защита привода.

1.2.7 Планетарные редукторы

Планетарные (дифференциальные) редукторы состоят из центральной шестерни (солнечной), расположенной в центре редуктора, вспомогательных шестерней одинакового размера (сателлитов), установленных вокруг центральной шестерни, и фиксатора (водила), обеспечивающего их надежное крепление. Конструкцией планетарного редуктора также предусмотрена кольцевая шестерня, внешне напоминающая зубчатое колесо. Ее предназначение – обеспечение сцепления с сателлитами. Центральная шестерня является ведущим элементов, сателлиты – ведомыми. Кольцевая шестерня всегда неподвижна.

Конструктивно исполнения планетарных редукторов могут отличаться. Модели классифицируются по количеству ступеней (одно-, двух- и трехступенчатые), кинематической схеме планетарной передачи. Тип подшипников также отличается. Подшипники качения предназначены для режимов эксплуатации на низкой скорости. В свою очередь, подшипники скольжения рассчитаны на режим высоких скоростей. Основная сфера использования планетарных редукторов – машиностроение.

Планетарные агрегаты МПО классифицируются как универсальное приводное оборудование. Они широко используются в приводах перемешивающих механизмов медицинской, химической, микробиологической промышленностях, а также в приводах общепромышленного назначения. Редукторы серии МПО могут эксплуатироваться в режиме 24 часа в сутки при постоянной и переменной нагрузках.

К планетарным редукторам предъявляются жесткие требования. Производство такого оборудования требует высокой точности, чтобы зубцы плотно соприкасались между собой, но при этом легко приводились в движение.

Таблица 6. Технические параметры планетарных редукторов Пз (зубчатые одноступенчатые)

Типоразмер	Радиус водила, мм	Передаточные числа	Вращающий момент на выходном валу, Н·м	Консольная сила, Н		КПД	Частота вращения входного вала
				входной вал	выходной вал		максимум	минимум
Пз-31,5	32,35	8, 10	125	80	140	0,96	3000	500
Пз-40	40	6,3	250	120	200	0,98	3000	500
		8, 10, 12,5				0,97
Пз-50	50	6,3	500	170	280	0,98	3000	500
		8, 10, 12,5				0,97
Пз-63	63	6,3	1000	240	400	0,98	3000	500
		8, 10, 12,5				0,97
Пз-80	80	6,3, 8, 10, 12,5	2000	340	560	0,97	1500	500
Пз-100	100	6,3, 8, 10, 12,5	4000	480	800	0,97	1500	500
Пз-125	125	6,3, 8, 10, 12,5	8000	680	1130	0,97	1500	500
Пз-160	160	6,3	16000	960	1600	0,97	1000	500
		8, 10, 12,5	1500
Пз-200	200	6,3, 8, 10, 12,5	31500	1340	2240	0,97	1000	500

1.3 Способы крепления редукторов

Крепление на лапах часто используется с легкосплавными корпусами, чтобы максимально облегчить конструкцию агрегата. В корпусе предусмотрены специальные зоны для быстрого крепления редуктора к основанию.

При использовании фланцевых креплений редуктор устанавливается с помощью фланца, расположенного на корпусе. Выходной вал проходит через этот фланец.

Крепление насадкой связывает редуктор с рабочим механизмом посредством полого выходного вала. Этот вал насаживается на окончание вала рабочего механизма.

Таблица 7. Классификация редукторов по способу крепления

Способ крепления	Пример	Способ крепления	Пример
Приставные лапы или плита (потолочная или стеновая):	Фланцевое со стороны входного вала
на уровне плоскости основания корпуса		Фланцевое со стороны выходного вала
над уровнем плоскости основания корпуса		Фланцевое со стороны входного/выходного валов
		Насадное

2. Смазка редукторов

С целью профилактики преждевременного износа комплектующих редуктора и сокращения потерь мощности в результате трения используется смазка подшипников и зацеплений.

В редукторах небольшой мощности и невысокой скорости зацепления смазка производится методом разбрызгивания либо с использованием масляной ванны. В то же масло, которое заливается в корпус, частично погружаются червяк, колесо (зубчатое или червячное) и разбрызгивающее кольцо.

Для смазки быстроходного оборудования высокой мощности масло в зону зацепления подается насосом из масляной ванны. Для подшипников используется смазка жидкой или густой консистенции.

3. Зацепления

При эвольвентном зацеплении профиль зуба имеет форму эвольвенты. Эвольвентная передача поддерживает постоянное передаточное отношение при движении.

При зацеплении Новикова профиль зуба очерчен окружностью определенного радиуса. Этот тип зацепления эффективен при передаче зубчатым механизмом больших усилий.

4. Корпуса редукторов

Главные требования к корпусу редуктора – жесткость и прочность, исключающие вероятность перекоса валов. В современном производстве редукторов выпускаются два типа корпусов – разъемные и неразъемные.

Конструкция разъемного корпуса включает в себя основание и съемную крышку. Отдельные модели вертикальных цилиндрических редукторов имеют разъемы по 2-3 плоскостям. Чтобы предотвратить протекание масла, разъемы корпуса редуктора обрабатывают герметиком. Устанавливать прокладки между крышкой и основанием не рекомендуется, так как при фиксации крепежных болтов они деформируются. Как следствие, посадка подшипников может быть нарушена.

Неразъемный корпус чаще используется для червячных редукторов и других типов оборудования, имеющих легкий вес. В такой конструкции предусмотрена съемная крышка.

Для производства корпусов редукторов используется, главным образом, чугун марок СЧ 10-15. Листовая сталь применяется реже, как правило, при комплектации габаритного приводного оборудования по индивидуальному заказу. У стального сварного корпуса толщина стенок примерно на треть меньше, чем у чугунных редукторов. В последнее время для производства корпусов все чаще используются алюминиевые сплавы.

5. Модернизация редукторов – стабильная тенденция

В модельном ряду производителей представлены стандартные и модернизированные решения. В усовершенствованных агрегатах сохраняются прежние габариты и размеры присоединений.

Основу модернизации составляют:

• Стандарты ISO.
• Блочно-модульные конструкции.
• Усовершенствованные механизмы защиты редукторов.
• Модификации зубчатых зацеплений.
• Модернизация корпусов редукторов, ориентированная на производство монолитных конструкций небольшого веса, характеризующихся высокой теплоотдачей.
• Применение технологии литья под давлением при производстве корпусов из алюминиевых сплавов.
• Использование синтетического масла для всего периода эксплуатации редуктора.
• Отсутствие необходимости в техническом обслуживании приводных механизмов в процессе их эксплуатации.

Непрерывный процесс модернизации способствует улучшению технических характеристик редукторов, расширению их функциональности и вариативности исполнений. Сегодня продукция крупных российских производителей не уступает по качеству иностранным аналогам.

Романов Сергей Анатольевич,
руководитель отдела механики
компании Техпривод.

Классификация мотор-редукторов по типу передачи

Хозяйственная деятельность человека невозможна без машин и механизмов, составной частью которых является электропривод, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую. Основной его служит мотор-редуктор, соединяющий в единый комплекс: электродвигатель и механическую часть. Существует несколько типов редукторов.

Классификация

Конструктивно мотор-редукторы подразделяются по ряд типов:

Цилиндрические

Как видно из самого названия, основу составляет цилиндрическая пара косозубых колёс, предназначенная для создания вращения между соосными или параллельными валами. Соосный – имеющий общую ось. Валы электродвигателя и редуктора расположены на одной линии. Параллельное расположение валов предоставляет возможность присоединения агрегата без муфт, благодаря наличию полости на выходном валу мотор-редуктора. Так называемый насадный метод крепления. Есть и другие способы монтажа электроприводов: — на лапах, в случае большой массы и габаритов; — фланцевый, если вес и размеры оборудования незначительны. Этот вид редукторов является самым распространённым.

Использование

• прокатных линий;
• систем строительства зданий и сооружений;
• режущих станков;
• центров деревообработки;
• грузоподъёмных установок;
• экструдеров;
• мешалок;
• измельчителей;
• бетономешалок.

Преимущества

Цилиндрический мотор-редуктор обладает массой достоинств:

• простота конструкции и установки;
• надёжность и долговечность;
• широкий диапазон применения, вследствие возможности выбора передаточного отношения;
• высокий КПД, малый нагрев и экономия электроэнергии;
• обратимость, нет явления самоторможения;
• удобство в эксплуатации;
• работа при частых остановках и переменных нагрузках;
• возможность передавать значительные усилия без угрозы поломки механизма.

Передаточное отношение – показатель увеличения вращающего усилия на выходе из редуктора по сравнению с входом. Коротко: прост, надёжен и удобен.

Волновые

В волновом редукторе реализованы два принципа: деформация и сцепление. Специальный эксцентрик растягивает гибкую часть механизма, что позволяет создать две точки сцепления между внешней втулкой и внутренней шестерней. Благодаря, меньшему числу зубьев гибкой части, по сравнению с неподвижным элементом, обеспечивается точность и плавность движения. Волновая передача представляет собой один из способов трансформации кругового движения при одновременном зацеплении множества зубьев, что позволяет обеспечить жёсткость сцепления и малые люфты.

Область применения

Установки волновой кинематикой незаменимы:

• в авиации и ракетостроении;
• в подводных лодках и судостроении
• в высокоточном машиностроении;
• в роботах и манипуляторах;
• в нефтепереработке и нефтедобыче;
• в герметичных ёмкостях с агрессивной средой;
• на атомных электростанциях;
• в шахтах и карьерах.

Достоинства

В сравнении с остальными агрегатами волновые редукторы характеризуются:

• малыми габаритами и незначительным количеством деталей;
• длительным сохранением эксплуатационных характеристик, а именно: отсутствием зазоров, точностью и плавностью хода, надёжностью;
• способностью передавать высокий крутящийся момент;
• большой величиной коэффициента передачи на одной ступени;
• высоким КПД.

Червячные

Конструктивно в принцип действия данного механизма заложена работа вращающейся пары, преобразующей вращение червяка в крутящий момент колеса. Оси движения расположены под углом 90 о . Червячная передача – механическое устройство, работающее за счёт зацепления червяка и червячного колеса.

Использование

Редуктор нашёл своё применение при изготовлении:

• насосов;
• конвейеров;
• элеваторов;
• лифтов;
• насосов;
• бетономешалок;
• эскалаторов;
• грузоподъёмных механизмов;
• транспортёров;
• движущихся ворот.

Необходимо подчеркнуть, что червячная пара незаменима в случае необходимости увеличения момента вращения за счёт снижения скорости поворота.

Положительные качества

Преимущества мотор-редукторов червячного типа:

• плавность пуска, торможения и самого хода;
• бесшумная работа;
• реверс;
• прямой угол передаточной пары;
• быстрый останов при отключении питания;
• несложный монтаж;
• приемлемая цена.

Конические

«Сцепление зубьев шестерни и колеса, представляющих собой конусы с зубьями. Угол осей вращения перпендикулярен друг другу» – это коническая передача.

Сферы назначения

• измельчители;
• конвейеры;
• грузовые лифты;
• станки;
• поворотные механизмы.

Преимущества и особенности

Конический мотор-редуктор хорош рядом своих свойств:

• безопасность;
• отсутствие шума;
• рост вращающего момента в передаче;
• способность нести высокие аксиальные и радиальные нагрузки;
• значительный срок работы;
• лёгкость обслуживания и ремонта;
• КПД не менее 0,94.

Аксиальная нагрузка действует на торцы изделия, радиальная по радиусу к центру. Одну из важных особенностей конической передачи представляет устойчивость к переменным нагрузкам кратковременного типа.

Гипоидные

Гипоидная (спироидная) передача отличается от червячной пары конической формой червяка и спиральными зубьями диска. Благодаря скрещиванию и смещению осей достигается большая зона зацепления по сравнению с червячным редуктором.

Использование

Применяются такого рода устройства:

• в конвейерах;
• в оборудовании стройплощадок;
• в каруселях;
• в печатных машинах;
• в нефтяной и газовой отраслях
• в железнодорожном транспорте.

Характеристики

К несомненным достоинствам гипоидных мотор-редукторов следует отнести:

• высокую эффективность передачи;
• повышенную нагрузку на оси;
• продолжительную износостойкость;
• очень высокий КПД, доходящий до 0,98;
• малые габаритные размеры;
• длительный ресурс работы.

Планетарные

Планетарный или дифференциальный мотор-редуктор своей кинематической схемой напоминает вращение планет в Солнечной системе. Три основных элемента носят название: водило, солнце, эпицикл. Причём любой из них, может выступать как ведомый или ведущий. Планетарная передача – механическое устройство вращения, обладающая свойством варьировать (складывать, раскладывать, изменять) вращающий момент и/или угловые скорости в одной оси.

Области установки

Вследствие своей особой уникальности планетарный механизм используется:

• в качестве трансмиссии технологических машин;
• в буровых установках;
• в электроприводе мешалок;
• в конструкции лебёдок;
• в приборах.

Преимущества и особенности

Своеобразный вид конструкции редуктора позволяет получить:

• значительный разброс передаточных отношений;
• стойкость к перегрузкам при самых тяжёлых условиях эксплуатации;
• реверс на выходе по необходимости;
• способность переносить изменяющийся режим силовых воздействий;
• возможность работы круглосуточно;
• работоспособность в широком диапазоне температур;
• значительный КПД.

Смешанного типа

Современные технологии наращивают требования к мотор-редукторам. Поэтому всё более широкое распространение находят 2-х или 3-х ступенчатые агрегаты, использующие набор разнообразных вращающихся пар. Такие, как: коническо-цилиндрические, червячно-цилиндрические.

Рынок электроприводов богат своей номенклатурой и способен удовлетворить любым техническим требованиям.