Что такое редуктор и как он работает. Редуктор из чего состоит

определение, устройство, принцип работы, для чего нужен и как выглядит

В любом механизме каждая деталь имеет свою значимость, благодаря чему он и работает. Редуктор — главный элемент, который преобразует крутящий момент, что позволяет передавать мощность механической передачи на двигатель. Что такое редуктор более подробно будет рассказано в статье ниже.

Редуктор представляет собой комплект из шестеренок, которые находятся в картере, что позволяет защитить все детали от каких-либо повреждений в том числе и загрязнения, а также обеспечивает необходимую смазку. Этот механизм предназначен для регулирования скорости вращения валов производящие крутящий момент.

В большинстве случаев к поломке редуктора приводит отсутствие смазочного материала, поэтому все его основные элементы подвергаются износу или коррозии. Область применения редукторов довольно обширная и очень часто они используются в строительной и землеройной технике где производятся большие нагрузки на технику.

А также его использование предусмотрено в пищевой промышленности и, конечно же, в автомобилестроении. Но ещё он используется в газовой сфере для регулирования давления газа и даже в создании детских игрушек.

Виды

Червячный редуктор

Разновидность редукторов напрямую зависит от предназначения передачи, поэтому различают такие, как:

• Цилиндрические. Это самый распространённый вид редукторов из-за своей простоты передаваемого крутящего момента и в то же время обладает максимальным КПД. Этот редуктор представляет собой зубчатые передачи и может состоять из нескольких ступеней. Количество таких ступеней зависит от нужного передаточного отношения и соответственно, чем оно выше, тем больше таких ступеней необходимо.
• Червячный. Такой вид редуктора представляет собой винт с резьбой, на котором находится зубчатое колесо из специальным профилем зубьев. В процессе вращения этого винта (червяка) его витки в момент перемещения производят вращение червякового колеса в том же направлении. Поэтому червячный редуктор имеет ограничение в размерах и при этом имеют довольно низкую шумность и плавность хода.
• Коническо — цилиндрический. Как и все редукторы он предназначен на регулирование передаточного движения между валами. Этот вид редуктора в основном используют для работы конвейерных линий, но для его работы необходимо чтобы были в работе все элементы основного механизма.
• Волновой. Основной принцип работы волнового редуктора заключается в том, что он обеспечивает многопарное зацепление зубьев в отличие от других, но недостатком его является ограничение частоты вращения ведомого вала при наличии зубчатых колес с большим диаметром.

Устройство

Редуктор состоит из основного корпуса, в котором находятся все составляющие элементы передачи — это зубчатые колеса, валы и подшипники, а также в некоторых предусматривается специальный корпус, где находится смазочный материал для смазывания зацеплений и подшипников.

Важно знать: масло лучше использовать трансмиссионное, синтетическое. А также для нормальной работы редуктора производить замену масла 1 раз в месяц.

В каждом картере находится специальное отверстие для того, чтобы можно было доливать или сливать масло.

Как работает

Основной принцип работы редуктора заключается в том, что благодаря связи между двумя колёсами происходит вращение от одного к другому. Каждое из этих колёс совершает разное количество вращений.

Колесо что поменьше делает во столько раз больше крутящих моментов насколько оно меньше чем большое колесо. Если же предусмотрено, что меньшее колесо является ведомым, то в таком случаи крутящий момент существенно увеличивается, но это приводит к снижению скорости. Для обеспечения надежности связи между этими колёсами имеют зубья, которые и приводят в действие этот механизм.

Обратите внимание: перед тем как выбирать редуктор необходимо обратить внимания на страну изготовителя, страну производителя его комплектующих деталей, сталь, а также на фирму которая производила сборку.

Неправильный выбор или износ редуктора может привести к снижению конкурентоспособности, нанести значительный ущерб производителю, что соответственно повлечет за собой экономические потери, связанные с ремонтными работами и простоями.

Как устроен и работает редуктор, смотрите в следующем видео:

dachniki.guru

Устройство и виды редукторов :: SYL.ru

В прямом переводе с латинского языка редуктор – это то устройство, которое отводит обратно и преобразует некоторые физические величины, например крутящий момент. Но в более широком понимании такие агрегаты выполняют и другие функции. К примеру, они могут стабилизировать и понижать давление воды или газа при выводе из каких-либо емкостей, сетей, а также коммуникаций.

Для чего нужен?

Редуктор является преобразующим механизмом, который состоит из более мелких компонентов (чаще всего передач) и выполнен в виде отдельно функционирующего или дополнительного устройства для конкретной машины. Как и было сказано ранее, с его помощью можно передавать необходимые вращения от ведущего к ведомому валу. Кроме того, подобный агрегат также отвечает за снижение угловой скорости и увеличение крутящего момента в передачах.

Конструкция редуктора на примере механического устройства

Как правило, эти машины состоят из стандартных литых корпусов. В редких случаях, когда требуется, чтобы конструкция механизма стала легче, вместо чугуна используют стальные сплавы. В корпусах находятся все необходимые элементы передачи. К компонентам механических видов редукторов можно отнести зубчатые колеса, подшипники, входной и выходной вал.

Кроме того, конструкция редукторов напрямую зависит от их назначения. Если механизм изготавливается специально для конкретной машины, то он может иметь дополнительные элементы, помимо вышеупомянутых. Нередко в корпуса встраивают специальные смазочные (масляные насосы) или охладительные устройства.

Классификация агрегатов

Различают следующие виды редукторов:

• Газовые.
• Водные.
• Механические редукторы.

Такое деление обусловлено не только особенностями, но и назначением, а также сферой, в которой применяется это устройство.

Виды редукторов, упомянутые в списке, более детально рассмотрены ниже.

Газовые

Эти агрегаты являются устройствами, которые способны понижать давление на выходе из какой-либо емкости (например, в баллоне).

Существуют следующие виды газовых редукторов:

• Кислородные, применяющиеся на многих машиностроительных предприятиях. С помощью таких редукторов можно выполнять любые автогенные работы. Например, сваривать или паять детали.
• Ацетиленовые, которые часто применяются в коммунальном хозяйстве для резки трубопроводов.
• Воздушные редукторы. Такие агрегаты используют многие предприятия. С их помощью можно непрерывно поддерживать необходимое давление воздуха в сетях и коммуникациях. Кроме того, подобные виды редукторов используют в дайвинге как устройства, которые способны снижать давление дыхательной смеси.
• Пропановые, использующиеся в металлургии. Они помогают рабочим проводить различные автогенные работы, наподобие резки или пайки. Кроме того, эти редукторы можно встретить и в быту. Ярким примером являются плиты, в которых встроены подобные регуляторы давления газа.

Водные редукторы

Такие агрегаты – это малогабаритные механизмы в непроницаемом стальном корпусе, который имеет два резьбовых отверстия на выходе и входе. Эти виды редукторов позволяют стабилизировать или снизить давление воды в сетях и коммуникациях, сохраняя тем самым трубопровод или любое другое оборудование от каких-либо повреждений.

В основе работы подобного механизма лежит принцип выравнивания пружины настройки и усилий мембраны.

В зависимости от принципа действия, редукторы бывают:

• Статистическими, которые монтируются на входе водопровода в квартирах и частных домах. Такие механизмы могут работать практически в любых условиях. Например, при непостоянном потреблении воды.
• Динамическими, которые устанавливаются преимущественно на промышленных объектах. Подобные механизмы способны обеспечить равномерный, круглосуточный напор и поток воды.

Как и для любой другой техники, для этих редукторов существуют некоторые требования, которых нужно придерживаться во время эксплуатации. К таковым относится возможность использования только при температуре не более 70 °C и максимальном давлении, равном не менее 15-16 бар. Кроме того, среда, в которой работает механизм, не должна содержать сжатый воздух и масла.

Механические

Практически в любой технике встречаются подобные виды редукторов. Их назначение состоит в том, чтобы понижать угловую скорость для увеличения крутящего момента ведомого вала по отношению к ведущему. Такие агрегаты используют в производстве станков, автомобилей, спецтехники и т. д.

Существуют следующие основные виды этих машин:

• Червячные.
• Конические.
• Цилиндрические.
• Волновые.
• Планетарные.
• Глобоидные.
• Комбинированные редукторы, которые сочетают в себе различные виды передач. Например, червячно-конические или планетарно-цилиндрические.

Некоторые вышеупомянутые виды редукторов, их назначение и устройство более подробно рассмотрены ниже.

Червячные агрегаты

Эти машины имеют одну или две передачи одноименного типа. Такие редукторы преобразовывают угловую скорость и крутящий момент выходного вала за счет червячной передачи, которая обычно располагается под прямым углом. Подобные механизмы универсальны, поэтому широко используются во многих промышленных сферах деятельности. Например, их можно встретить в машиностроении и производстве автомобилей.

Самыми распространенными считаются одноступенчатые и двухступенчатые виды червячных редукторов. При этом чаще всего в промышленности используется второй тип. Обусловлено это тем, что двухступенчатый механизм дает высокое передаточное отношение всего редуктора. Такая особенность позволяет получить еще больший крутящий момент при малых входных мощностях.

Конические редукторы

Эти устройства предназначены для передачи мощности от привода к рабочим механизмам с повышением или снижением вращающего момента ведущего вала. Работают такие виды редукторов с помощью конической зубчатой передачи, которая обеспечивает движение между звеньями с переменным межосевым углом. Они имеют высокий уровень КПД, жесткую конструкцию и более герметичный корпус, вследствие чего утечка масла в процессе использования сводится к минимуму. Единственным недостатком таких машин является то, что технология их изготовления значительно сложнее, чем, к примеру, цилиндрических агрегатов. К тому же валы в конических передачах подвергаются большей нагрузке, в связи с консольным расположением зубчатых колес.

В зависимости от конструктивных особенностей, есть:

• Редукторы с широким типом корпуса.
• Быстроходные.
• Тихоходные.
• Многоступенчатые.
• Одноступенчатые.

Цилиндрические редукторы

Эти машины получили свое название отнюдь не из-за своего специфического строения, а благодаря одноименной передаче, которая в них используется. В отличие от остальных механических редукторов, цилиндрический работает в горизонтальном положении, что позволяет добиться большей производительности при малых мощностях. Даже КПД такого устройства намного превышает другие агрегаты и, в зависимости от передаточного числа, составляет около 98%! Благодаря этому также не тратится лишняя энергия и компоненты цилиндрического редуктора меньше нагреваются.

Используются такие агрегаты как в машиностроении, так и в более тяжелой промышленности. Например, в черной и цветной металлургии, химическом производстве и горном деле.

www.syl.ru

Виды редукторов. Применение редукторов - Promdevelop

Этот механизм можно назвать ключевым инженерно-техническим устройством. Его можно описать как механизм преобразования поступающего крутящего момента с последующей передачей на другие системы. Указанное определение характеризует общий принцип работы, а в более широком смысле редуктором можно назвать любой преобразователь направления движения, давления или вращающего момента.

Ключевыми характеристиками таких устройств считаются:

• КПД;
• количество вращательных валов;
• передаваемая мощность;
• назначение.

Существует множество видов редукторов: механические, газовые, редукторы давления воды, турбинные и другие. Они снижают давление жидкой или газообразной среды и способны изменять направление потока. Их работа основывается на схожем принципе, однако внутреннее устройство и сам механизм преобразования отличаются. Корректная классификация редукторов возможна только при комплексном рассмотрении всех ключевых особенностей конкретного типа.

Классификация по основным признакам

Современные инженерно-технические стандарты предусматривают классификацию редукторов по следующим признакам:

• конструкция используемой передачи;
• пространственное расположение элементов;
• конструктивное исполнение.

По пространственному расположению ключевых элементов эти устройства подразделяются на редукторы вертикального исполнения и традиционные горизонтальные. Конструктивное исполнение предусматривает два дополнительных вида: чистый механический редуктор, и редуктор с двигательной установкой (мотор-редуктор). Однако общепринятой классификацией редукторов считается таковая по типу используемого передаточного узла (передачи).

Редукторы с цилиндрической и конической передачей

Коническо-цилиндрические редукторы

В качестве передаточного узла используется зубчатая передача цилиндрической или конической формы. Показатель КПД редукторов этого типа чрезвычайно высок: от 80 до 98% в зависимости от количества звеньев. Важной особенностью цилиндрических и конических редукторов считается отсутствие нагревающихся элементов. Из-за простоты своего внутреннего устройства они не нуждаются в дополнительном охлаждении или усилении конструкции, что объясняет их высокую надежность и простоту в эксплуатации.

Планетарные редукторы

Планетарные редукторы

Здесь рабочим элементом выступает планетарная передача, которая преобразует поступающий на нее крутящий момент. Планетарные передачи отличаются от стандартных принципом своей работы: в основе преобразования лежит вращательное движение в пределах одной геометрической оси. Особенности строения планетарных узлов позволяют создавать крайне компактные редукторы, которые широко используются в различных отраслях приборостроения и промышленности.

По своим характеристикам планетарные редукторы занимают промежуточное звено между цилиндрическими и червячными. Они имеют меньший КПД, чем у цилиндрических, однако более компактны и значительно долговечнее редукторов червячного типа. Между собой планетарные редукторы отличаются количеством передач, их расположением относительно главной оси, конструктивным исполнением.

Червячные редукторы

Червячные редукторы

В качестве основного конструктивного элемента здесь выступает червячная передача, которая способна преобразовывать не только прямой крутящий момент, но и угловую скорость. Своему названию червячный редуктор обязан несущему винту, который осуществляет преобразование. Он представляет собой массивный спиралевидный винт, внешне похожий на земляного червяка. КПД червяных редукторов значительно ниже, чем у традиционных цилиндрических.

Страдает и надежность: из-за сложной конструкции червячные редукторы требуют тщательного соблюдения технологических стандартов, а при повышенной нагрузке могут выходить из строя. Тем не менее, этот тип редукторов незаменим в тех случаях, когда требуется установить передаточное соединение с перпендикулярно соотносящимися осями.

Волновые редукторы

Волновые редукторы

В конструктивном плане волновой редуктор состоит из неподвижного корпуса с внутренними зубьями и гибкого элемента, который соединяется с ведущим валом. Гибкий элемент имеет овальную форму и вращается внутри корпуса, создавая волнообразные возмущения.

Волновые редукторы обеспечивают очень большое передаточное отношение — гораздо выше, чем таковое у любых других видов редукторов. Кроме того, относительная простота и компактность позволяет использовать их для соединения герметично отделенных отсеков.

Общие особенности и дополнительные характеристики

Как было отмечено ранее, редукторы практически не встречаются в чистом виде. Так, вертикальные цилиндрические редукторы чаще всего имеют несколько конических передач, расположенных горизонтально. В червячных редукторах используются двухступенчатые винты с дополнительным выходным валом. Кроме того, все редукторы могут изготавливаться с двух конструктивных вариантах: чисто механические и мотор-редукторы. Последние получили самое широкое распространение и представляют собой единое устройство, совмещающее в себе электродвигатель, редукторный механизм и различные вспомогательные элементы.

Использование редукторов различных типов

Редукторы выступают в качестве основного элемента большинства сложных устройств и агрегатов. Они нашли применение практически во всех областях промышленности. В тяжелой промышленности наибольшее распространение получили цилиндрические и червячные редукторы, которые используются для передачи крутящего момента на рабочий инструмент.

В автомобилях редуктор — самый распространенный элемент. Коробка передач, карданный вал, тормозные системы, бензиновые насосы и регуляторы — во всех этих узлах используются редукторы различного типа.

Газовые редукторы и редукторы давления воды используются как в газодобывающей и перерабатывающей промышленности, так и на бытовом уровне (см. Добыча природного газа: особенности и подводные камни). Они позволяют контролировать давление жидкости или газа, изменять его направление.

Мотор-редукторы являются ключевыми элементами бытовой техники: миксеры, комбайны, стиральные машины и дрели используют планетарные или волновые мотор-редукторы для создания оптимальных режимов работы.

promdevelop.ru

Виды редукторов - F&F GmbH

Редуктор — это наиболее широко используемый, сложный механизм используемый в современном машиностроении. Основой его работы является передача крутящих усилий между различными видами червячных и зубчатых передач, что обеспечивает вращение вала исполнительного устройства с заданной скоростью и усилием.

Независимо от типа, любой устройство состоит из корпуса, в котором расположены компоненты обеспечивающие передачу вращающего момента — зубчатые колеса, валы, вал-шестернии т. д. Так же в корпусе могут быть и другие устройства, например смазки, охлаждения и т. д.

Существуют различные виды редукторов, различающиеся конструкцией и техническими характеристиками. Приведем основные варианты конструкций:

• Цилиндрические одно- или многоступенчатые редукторы. Основное отличие — параллельное размещение осей входного и выходного валов.
• Конические и коническо-цилиндрические редуктора — оси валов пересекаются.
• Червячные редуктора — перекрещиваются оси валов в пространстве.
• Различные комбинированные варианты, например разные виды червячно цилиндрических редукторов.

В зависимости от количества зубчатых передач устройства бывают одно- или многоступенчатыми.

Благодаря возможности передачи и значительного усиления крутящего моменты все виды редукторов широко используются при создании машин и механизмов. Редуктора используются в приводах машин и механизмов, позволяют уменьшить угловую скорость и увеличить передаваемое усилие.

Возможно и изменение скорости вращения и вращающего момента на выходном валу благодаря переключению передач. Для этого в корпусе необходим функциональная система переключения зацепления ступеней и несколько пар передач с различными передаточными отношениями. Такие устройства называются «коробка передач».

Червячные редукторы

В категорию отдельных механизмов со специфическим способом передачи вращающего момента входят червячные редуктора и все виды червячно цилиндрического редуктора. Основным отличием является то, что полностью или в качестве отдельной ступени используется червячная передача. Нередко можно встретить название зубчато-винтовая передача. Передача вращающего момента осуществляется путем зацепления червячного зубчатого колеса и червяка — специального винта с трапецеидальным профилем резьбы изготовленной из высокопрочных материалов.

Червячных винтов существует много типов, но наиболее часто применяются одно-, двух- и четырехзаходные варианты. Количество заходов зависит от того, какое количество каналов резьбы присутствует на изделии. В червячных и всех видах червячно цилиндрических редукторов винт вступает в зацепление с червячным колесом, которое напоминает зубчатое. Но вместо зубьев для зацепления используется резьба подходящая по форме винту-червяку.

В червячных передачах рассчитанных на передачу высокого крутящего усилия, а также в различных видах червячно цилиндрических редукторов колеса чаще всего изготовлены из различных материалов. Для работы ступицы колеса достаточно чугуна или недорогих марок стали, а прикрепляемые к ней червячные зубья изготавливаются из антифрикционных материалов. Преимуществами данного вида редукторов является высокая эффективность и возможность применения в машинах, где необходим высокий крутящий момент и малая угловая скорость. Такое применение возможно благодаря конструкции агрегата. Как в червячном, так и если взять все виды червячно цилиндрического редуктора, основным ведущим звеном схемы является червяк, который приводится во вращение движением выходного вала.

Основные преимущества червячных редукторов

Если кратко выделить все достоинства червячных и всех видов червячно цилиндрических редукторов, то можно отметить:

• Высокую плавность хода.
• Малый уровень шума.
• Эффект самоторможения у червячного одноступенчатого редуктора.
• Высокое передаточное отношение при использовании всего одной передачи.

Недостатками данного типа редукторов являются малый коэффициент полезного действия, высокий износ и повышенное выделение тепла. Поэтому червячные редуктора чаще используются для передачи небольших мощностей. Более приспособленные к высоким мощностям являются различные виды червячно цилиндрических редукторов, в которых ступень цилиндрического зубчатого зацепления значительно увеличивает порог допустимой мощности. 

Для предотвращения быстрого износа редуктора необходима высокая точность при монтаже и настройке механизма. Также необходимы ребра на корпусе и другие решения для отвода тепла.

Классификация червячных редукторов

Существуют различные типы червячных передач, которые определяют и вид червячно цилиндрического редуктора. Они подразделяются в зависимости от различных факторов:

• Количество заходов резьбы.
• Направления резьбы — лево- или правосторонняя.
• Конфигурация винта — глобоидная или цилиндрическая.
• Форма профиля резьбы — архимедова, конволютная и эвольвентная

Различаются и типы зубчатых колес в зависимости от профиля зуба — изогнутого или прямого. Также вместо зуба используется и вращающийся ролик.

Применение цилиндрических редукторов

Редуктор с цилиндрическими зубчатыми передачами относится к наиболее широко применяемому виду редукторов. В зависимости от дистанции между осями ведущего и ведомого (выходного) валов они подразделяются на соосные и с параллельными валами. При этом соосная схема может быть реализована и в цилиндрическом одноступенчатом редукторе, либо иметь две и более ступеней.

Устройства отличаются и по способу монтажа. Для этого конструкция корпуса устройства оснащается специальными лапами, фланцами и другими дополнениями.

Основные достоинства цилиндрических редукторов

Кратко остановимся на основных достоинствах и недостатках. Начнем с наиболее важных преимуществ, которые и обеспечили популярность данного типа устройств:

• Высокий КПД.
• Высокая передаваемая мощность.
• Повышенная кинематическая точность.
• Хорошие показатели работы при неравномерных нагрузках, а также при большом количестве запусков и остановок.
• Отсутствие самоторможения и возможность ручного проворота выходного вала.
• Минимальный нагрев благодаря высокому КПД, рациональное использование энергии.
• Высокая надежность.
• Широкая вариативность подбора зубчатых передач для решения различных задач.

Как и всех механизмов, у цилиндрических устройств есть и свои недостатки:

• Высокий уровень шума при работе устройства.
• Сравнительно малое передаточное число.
• Отсутствие обратимости.

Последний недостаток может считаться таковым лишь в некоторых случаях, при проектировании отдельных узлов и механизмов.

Сфера применения цилиндрических редукторов

Благодаря своим высоким эксплуатационным преимуществам, цилиндрические редукторы занимают лидирующие позиции среди подобных устройств. Данный тип передаточных устройств нашел широкое применение в металлорежущем оборудовании, применяется в грузоподъёмных механизмах и другом оборудовании. Цилиндрические редукторы имеют практически неограниченную сферу применения, определяемую только показателями экономической и технической целесообразности. 

Цилиндрические редукторы могут иметь горизонтальное или вертикальное расположение, широкий диапазон передаточных чисел и мощностей что позволяет их использовать для решения широкого спектра задач в современной технике.

fif-group.ru

Что такое редуктор?

Ни один механический двигатель не может функционировать без редуктора. Именно от этой детали зависит производительность машины или устройства. Как же правильно определить, что такое редуктор?

Вращательный механизм

Редуктор – это, прежде всего, механизм, преобразующий и передающий частоту вращающегося момента на другие приборы и инструменты. Это передаточное звено между вращательными устройствами двигателя внутреннего сгорания либо электродвигателя к конечному рабочему агрегату. Основные, характеризующие его показатели – это количество ведомых и ведущих вращательных валов, КПД и передаваемая мощность. На вращающих устройствах этого механизма неподвижно закреплены червячные либо зубчатые передачи, с помощью которых передается и регулируется движение от одного к другому. В отверстиях корпуса имеются подшипники, на которых расположены валы.

Мы вкратце рассмотрели, что такое редуктор. А теперь узнаем, какие они бывают.

Классификация приборов

Сегодня применяются редукторы таких видов:

- цилиндрический, обладающий высоким КПД и способный выдерживать большие нагрузки;

- конический редуктор;

- коническо-цилиндрический, применяемый в двигателях с ортогональным расположением тихоходного и быстроходного валов;

- редуктор планетарный, используемый в расположении двигателя и рабочего агрегата и характеризующийся большим передаточным отношением, а также компактными размерами и легкостью;

- редуктор для газового баллона, предназначенный для регулирования давления газа (кислорода, пропана, углекислого газа, закиси азота, газовой смеси), который поступает из закрытой емкости или непосредственно из газопровода.

Применение

Что такое редуктор? Это незаменимый и усердный помощник во всех сферах деятельности человека.

Применение редукторов в промышленности весьма обширно. Что такое редуктор? Это вращательная передающая деталь в различных обрабатывающих станках. Здесь эти механизмы используются как повышающие скорость оборотов.

А в автомобильных коробках передач редукторы применяются, наоборот, для понижения частоты вращения двигателя. От правильно отлаженной их регулировки зависит мягкость и плавность хода транспорта.

В электрооборудовании и бытовой технике, в составе которой имеются электродвигатели, также применяются эти очень важные понижающие и регулирующие обороты устройства. Невозможно представить без этих механизмов конструкцию миксеров, кухонных комбайнов, стиральных машин, болгарок, дрелей.

Редукторы являются необходимой и незаменимой частью насосных систем, очистных сооружений, вентиляционного оборудования. Они используются для поддержания оптимального давления газа в газопламенных установках пайки, резки, сварки и других обработок.

Газодобывающая промышленность также не может обойтись без редукторов. Ведь хранение и транспортировка газов, относящихся к взрывоопасным веществам – дело довольно хлопотное. И тут вращательный механизм приходит на помощь. С его использованием можно перекрыть доступ газа или, наоборот, открыть ему выход, регулируя напор.

Например, газ, поступающий из распределителя газопровода, выходит под очень высоким давлением, которое нуждается в понижении. С помощью сетевого редуктора можно обеспечить автоматическое поддержание давления в заданном рабочем режиме.

В фармацевтической и пищевой промышленности также применяются подобные редукционные клапаны, необходимые для поддержания постоянного давления и его регулировки в кислородных подушках, приборах для измерения артериального давления, варочных, купажных емкостях, баллонах для хранения газовых смесей.

fb.ru

Цилиндрические редукторы

Редуктором (цилиндрическим) называют механизм, который преобразует высокую угловую скорость вращения входного вала в низкую на выходном валу. При этом крутящий момент на выходном валу возрастает пропорционально уменьшению скорости вращения.

Редуктор (цилиндрический) состоит из корпуса, в котором расположены зубчатые колеса, валы, подшипники валов, системы их смазки и др. Наличие корпуса обеспечивает безопасность, хорошую смазку и, следовательно, высокий КПД, в сравнении, например, с открытыми передачами.

Цилиндрический редуктор – самый распространенный тип редукторов за счет простоты передачи и максимального КПД. Основу редуктора составляют зубчатые передачи – прямозубые цилиндрические или конические или косозубые. Редуктор может состоять из одной или нескольких ступеней. Число ступеней выбирается исходя из требуемого передаточного отношения – чем оно выше, тем большее число ступеней необходимо.

Описание и принцип работы:

Цилиндрический редуктор представляет собой одну или несколько последовательно соединенных цилиндрических передач, заключенных в общий корпус. Редуктор имеет входной и выходной валы, которые посредством муфт или иных соединительных элементов соединяются с двигателем и рабочей машиной соответственно. В свою очередь цилиндрическая зубчатая передача представляет собой пару зубчатых колес, находящихся в зацеплении друг с другом.

Когда к входному валу прикладывается вращающий момент, он, как и закрепленное на нем зубчатое колесо, приводится в движение. Посредством цилиндрической передачи усилие передается от колеса входного вала к колесу, находящемуся с ним в зацеплении. Колеса изготавливаются разных диаметров и с разным количеством зубьев, причем колесо с меньшим числом зубьев называется шестерней, а с большим – колесом. Вращающий момент последовательно передается с входного вала на промежуточный, а с промежуточного на выходной (в случае двухступенчатого редуктора).

Основные характеристики редукторов

Основные характеристики редукторов: КДП, частота вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип передач.

Передаточное отношение – это отношение скоростей вращений входного к скорости вращения выходного вала.

i = wвх/wвых

КПД редуктора определяется отношением мощности на входном валу к мощности на выходном валу

n = Pвх/Pвых

Классификация цилиндрических редукторов:

Цилиндрические редукторы могут классифицироваться по различным признакам, таким как количество ступеней, виды колес, виды резьбы и т.д. Рассмотрим основные варианты классификации.

В зависимости от типов зубьев колес:

• прямозубые
• косозубые
• криволинейные
• шевронные

Прямозубые колеса наиболее просты в изготовлении, однако именно они являются наиболее шумными по сравнению с косозубыми и шевронными. Кроме того, из-за постоянных ударов при контакте пар зубьев создается вибрация, являющаяся причиной повышенного износа.

Косозубые колеса более сложны по сравнению с прямозубыми, однако эксплуатационные характеристики у них выше, что выражается в меньшей шумности, меньшем износе и повышенной плавности работы. За это приходится расплачиваться возникновением осевой силы, негативные воздействия необходимо компенсировать. Последующим улучшением косозубого колеса можно считать колесо с криволинейными зубьями. У таких колес эксплуатационные характеристики еще выше, но вместе с тем возрастает сложность изготовления такого типа колес, для чего требуется специальное оборудование.

Недостаток косозубых колес в виде возникающей осевой силы может быть решен путем установки на валу второго такого же колеса, но имеющего противоположный наклон зубьев. Тем самым достигается взаимная компенсация осевых сил двумя половинками колеса, которое получило название шевронное. С их помощью можно достигнуть крайне высокой плавности хода. У шевронных колес угол зубьев, как правило, больше, чем у косозубых.

По взаимному расположению валов:

• С параллельными осями валов
• С перекрещивающимися осями валов

Большинство цилиндрических редукторов имеют параллельное расположение валов. В случае если оси входного и выходного вала редуктора совпадают, то такой редуктор называют соостным. Соостный редуктор должен состоять минимум из двух передач, чтобы было возможным размещение входного и выходного вала на одной оси. Если необходима компоновка цилиндрического редуктора с перекрещивающимися осями валов, то используются специальные винтовые колеса.

По количеству ступеней:

• Одноступенчатые
• Двухступенчатые
• Трехступенчатые
• Многоступенчатые

Выбор необходимого количества ступеней обуславливается передаточным числом, которое должен обеспечивать цилиндрический редуктор. Различной компоновкой ступеней в редукторе можно добиться различного положения относительно друг друга входного и выходного валов.

Варианты исполнения цилиндрических передач:

• развернутая;
• раздвоенная;
• соосная.

Развернутая схема самая распространенная за счет рациональной унификации деталей редуктора. Например, одни и те же шестерни и зубчатые колеса можно использовать в разных редукторах, что приводит к удешевлению продукции в серийном производстве.

Также с целью унификации принимают левое направление зубьев для шестерни и правое для колеса. Однако в единичном производстве удобней принимать левое расположение для шестерни и правое для колеса второй ступени из-за того, чтобы уравновесить осевые силы на промежуточном валу и снизить осевые нагрузки на опоры.

Развернутую схему используют при межосевом расстоянии до 800 мм. Редукторы, изготовленные по развернутой схеме, имеют удлиненную форму, что приводит к перерасходу металла до 20% по сравнению с редуктором с раздвоенной схемой.

Раздвоенная схема может применяться для тихоходной и для быстроходной ступеней. Более рациональной является вариант с быстроходной ступенью, так как при нем возможно изготовить промежуточный вал как «вал-шестерню» и плавающий быстроходный вал.

Раздвоеная схема «разносится» за счет использования косозубых передач, фактически получая шевронную передачу.

Соосная схема предусматривает расположение входного и выходного вала на одной оси. Такие редукторы имеют массу и габариты близкие к редукторам с развернутой схемой. В данной схеме быстроходная ступень является недонагруженной, а тихоходная наоборот – перегруженой.

Двухступенчатые цилиндрические редукторы в среднем имеют диапазон передаточных отношений от 6,3, до 70.

Ресурс цилиндрических редукторов – 25 тысяч часов.

Достоинства и недостатки:

Они обладают рядом достоинств, обуславливающих столь широкое их применение:

Цилиндрические редукторы позволяют передавать усилие с высокой эффективностью, что обеспечивает их КПД в районе 98-99%. Во многом это обуславливается незначительными силами трения, возникающими в процессе работы. Это преимущество делает цилиндрические редукторы весьма экономичными, что способствовало их широкому распространению.

• Низкое тепловыделение

Высокий КПД приводит к тому, что лишь малая часть передаваемой энергии теряется безвозвратно. Следствием этого является то, что лишь малая часть энергии идет на нагрев деталей передачи, что и обуславливает низкое тепловыделение. Это преимущество позволяет обходиться без установки на редукторы каких-либо дополнительных систем охлаждения, а также увеличивает эксплуатационную надежность редуктора.

• Способность передавать высокие мощности

Из-за особенностей конструкции цилиндрические редуктора не склонны к заеданиям, высокому КПД и незначительному тепловыделению цилиндрические редукторы хорошо подходят для передачи больших мощностей. Если в отдельных случаях потерями можно пренебречь, когда использование другого типа редукторов более выгодно или единственно применимо, то в крупных агрегатах вопрос энергоэффективности выходит на первое место.

• Надежность работы даже в условиях продолжительных период с частыми пусками-остановами

Данное преимущество во многом обусловлено небольшим трением скольжения в цилиндрической передаче, за счет чего обеспечивается малый износ рабочих деталей. В отличие от червячных редукторов цилиндрические также достаточно надежны в условиях режима работы с частыми пусками и остановами или пульсирующей нагрузкой, так как подобный режим не приводит к чрезмерному увеличению скорости износа.

• Малый люфт выходного вала

В сравнении с червячными редукторами цилиндрические обладают значительно меньшим люфтом выходного вала, за счет чего достигается их высокая относительно других типов редукторов кинематическая точность, что позволяет использовать цилиндрические редуктора в системах, предъявляющих повышенные требования к точности, таких как приводы устройств позиционирования.

• Возможность вращения валов в любую сторону

Данную особенность можно отнести как достоинствам, так и к недостаткам в зависимости от условий применения редуктора. Полная обратимость может быть как полезна, когда необходимо проворачивать выходной вал, так и нежелательна, если, к примеру, рассматривать подъемный механизм, в устройстве которого может возникнуть необходимость дополнительно устанавливать тормозной механизм.

Из недостатков цилиндрических редукторов обычно выделяют следующие пункты:

• Ограничение по передаточному числу

Передаточное отношение одной ступени зубчатой цилиндрической передачи не рекомендуется делать больше 6,3. Соответственно, если от редуктора требуется большее передаточное число, то приходится вводить дополнительные ступени. Это влечет за собой непомерное увеличение габаритов цилиндрического редуктора и возрастание его металлоемкости. В большинстве случаев применение громоздких цилиндрических редукторов с большим передаточным числом является нерациональным.

• Повышенная шумность

При работе цилиндрического редуктора линия контакта не постоянна, а возникает вновь при вхождении в контакт очередной пары зубьев. Это приводит к тому, что показатели шумности у цилиндрических редукторов оказываются выше, чем у аналогичных червячных редукторов.

Сфера применения:

Цилиндрические редукторы являются одним из наиболее распространенных типов редукторов. Сложно назвать область, где бы они ни применялись в большей и меньшей степени. Начиная от строительства и машиностроения, заканчивая робототехникой и военно-промышленным комплексом. Во многом такая распространенность объясняется тем, что цилиндрические редукторы чаще всего используются в электроприводах машин или входят в состав моторов-редукторов. Как упоминалось выше, одной из основных причин такого распространения является высокий КПД цилиндрических редукторов, что делает его использование наиболее экономически выгодным.

Расчет цилиндрического редуктора:

Как правило, перед началом проектирования часть характеристик редуктора уже задана. Положим, что передаточное число и вращающий момент на шестерне известны.

Предварительно определяется ориентировочное значение межосевого расстояния:

aw1 = K·(u∓1)·∛(Tш/u)

aw1 – предварительное межосевое расстояние, мм K – поправочный коэффициент, зависящий от твердости зубьев колеса и шестерни u – передаточное число редуктора Tш – вращающий момент на шестерне, H·м ∓1 – знак плюс соответствует внешнему зацеплению, знак минус – внутреннему

Далее рассчитывается окружная скорость:

v = [2·π·aw1·n1]/[6·104·(u∓1)]

v – окружная скорость, м/с aw1 – предварительное межосевое расстояние, мм n1 – частота вращения шестерни, с-1 u – передаточное число редуктора ∓1 – знак плюс соответствует внешнему зацеплению, знак минус – внутреннему

Полученное значение проверяется по таблицам допустимой окружной скорости в зависимости от степени точности передачи.

После этого производят уточнение значения межосевого расстояния:

aw = K1·(u∓1)·∛((KН·Tш)/(ψab·u·σH²))

aw -  уточненное межосевое расстояние, мм K1 – поправочный коэффициент (прямозубые колеса – 540; косозубые и шевронные - 410), МПа1/3 u – передаточное число редуктора ±1 – знак плюс соответствует внешнему зацеплению, знак минус – внутреннему KН – поправочный коэффициент нагрузки Tш – вращающий момент на шестерне, H·м [δ] – допустимое напряжение, МПа ψab – коэффициент ширины, зависящий от ширины колес

Полученное значение межосевого расстояния используют для нахождения предварительных геометрических размеров колес.

Делительный диаметр:

d2 = (2·aw·u)/(u∓1)

Ширина:

b2 = ψab·aw

Рассчитывается минимальное (из условий прочности) и максимальное (из условия неподрезания зубьев) значение модуля передачи:

mmin = [Km·KF·Tш·(u∓1)]/[aw·b2·σF]

Km – поправочный коэффициент (прямозубые колеса – 3400; косозубые - 2800) KF – коэффициент нагрузки σF – допустимые напряжения изгиба зубьев колеса или шестерни, МПа

mmax = [2·aw]/[17·(u∓1)]

Искомое значение модуля передачи выбирается из полученного диапазона, берется минимальное из стандартного ряда.

Полученное значение модуля зацепления используется для расчета минимального необходимого угла наклона зубьев (в случае косозубых или шевронных колес).

Для косозубых колес:

βmin = arcsin⁡((4·m)/b2)

Для шевронных колес:

βmin = 25°

Также с помощью модуля зацепления определяется общее число зубьев:

zоб = 2·aw·(cosβmin)/m

Полученное значение округляется в меньшую сторону, и с его помощью находится истинное значение угла наклона зубьев:

β = arccos[(zоб·m)/(2·aw)]

А также число зубьев шестерни и колеса

Для шестерни:

zш = zоб/(u∓1)

Полученное значение не должно быть меньше минимального. Для прямозубых колес оно составляет 17, а для косозубых и шевронных находится по формуле zмин=17·(cosβ)3. В случае, если получившееся значение оказывается меньше минимального, то передачу изготавливают со смещением, чтобы предотвратить подрез зубьев в ходе эксплуатации. Коэффициент смещения рассчитывается по следующей формуле:

x = (17-u)/17

Число зубьев колеса:

zк = zоб-zш

Фактическое передаточное число определяется на основе полученных чисел зубьев:

uитс = zк/zш

Получившееся значение не должно отличаться от первоначального более чем на 3% (в случае одноступенчатых), на 4% (в случае двухступенчатых) и 5% (в случае многоступенчатых).

Конечные геометрические параметры зубчатых колес:

Делительный диаметр шестерни:

d1 = (zоб·m)/cosβ

Делительный диаметр колесf:

d2 = 2·aw∓d1

"+" – для внутреннего зацепления "-" – для внешнего зацепления

В завершение проводится проверочный расчет на прочность.

ence-gmbh.ru

Редуктор авто: устройство, типы, неисправности

Многие автомобилисты знают, что в конструкции трансмиссии их машины есть редуктор. Но о том, что это за механизм, как он устроен, какие функции выполняет в зависимости от размещения, какие для него характерны неисправности и как их исправлять, осведомлены немногие. Сегодня мы расскажем обо всех особенностях автомобильного редуктора.

Назначение и устройство редуктора

Свое название этот узел трансмиссии автомобиля получил от английского глагола to reduce (уменьшать). Назначение редуктора – принимать на себя крутящий момент от коленвала двигатели и, уменьшив его, передавать далее узлам трансмиссии (межосевому дифференциалу, который распределяет момент на ведущие колеса в определенной пропорции). В зависимости от того, где он установлен, различают редуктор переднего и заднего мостов. В переднеприводных автомобилях применяется редуктор переднего моста, который интегрирован в коробку передач, а в заднеприводных машинах этот узел установлен на задней оси. В полноприводных автомобилях применяют два редуктора – передний расположен в КПП, а задний – на оси, оба редуктора соединены между собой при помощи карданного вала.

Механизм редуктора выглядит следующим образом:

• Корпус с уплотнителями (сальниками) и креплениями. Изготовлен из высокопрочной стали или легких сплавов, обеспечивает защиту главной передачи и межколесного дифференциала от внешних воздействий. Крепления служат для привязки корпуса редуктора к основаниям, а сальники предотвращают утечку трансмиссионной жидкости, которая смазывает шестерни редуктора и дифференциала.

• Главная передача. а) ведущая шестерня. Предназначена для приема крутящего момента от вторичного вала коробки передач и последующей передачи его на ведомую шестерню. б) ведомая шестерня. Принимает крутящий момент от ведущей шестерни и передает его далее, к механизму межколесного дифференциала. Ведомая шестерня больше по размеру, чем ведущая, имеет большее количество зубцов – это сделано для того, чтобы уменьшать высокий крутящий момент, поступающий от ведущей шестерни.

• Межколесный дифференциал. а) корпус с сальниками. Оберегает шестерни дифференциала от повреждений. б)сателлитные шестерни. Обычно их три, две расположены параллельно друг другу, а одна – перпендикулярно, она соединяется с ведомой шестерней главной передачи. Функция сателлитов – передача момента с ведомой шестерни на шестерни полуосей. в) шестерни полуосей колес. Принимают уменьшенный крутящий момент от сателлитов и передают его на валы колесных полуосей. г) подшипники. Установлены между шестернями полуосей и приводным валом. Обеспечивают вращение валов полуосей колес.

Если главная передача отвечает за получение крутящего момента, уменьшение или увеличение его, то межколесный дифференциал, помимо распределения полученного от редукторной передачи крутящего момента между колесами, регулирует скорости вращения колес при поворотах автомобиля. Когда автомобиль поворачивает, то внешнее колесо получает больше крутящего момента, а внутреннее – меньше. Без дифференциала такая операция была бы невозможна.

В зависимости от того, каким образом соединены зубцы ведущей и ведомой шестерен, выделяют четыре типа редукторных передач:

• Коническая, представляет собой две расположенные под углом 90 градусов конические шестерни. Применяется на автомобилях с задним и полным приводом.

• Цилиндрическая, представляет собой две сцепленные параллельно цилиндрические шестерни. Этот тип главной передачи применяется на автомобилях с передним приводом.

• Гипоидная, представляет собой шестерни, расположенные под углом 45 градусов по отношению друг к другу. Применяется на автомобилях с задним и полным приводом.

• Червячная, представляет собой сцепленный перпендикулярно винт (червяк) и червячную ведомую шестерню. Применяется в рулевом механизме, в трансмиссии автомобилей не применяется.

Главная характеристика редуктора – передаточное число, отражающее отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала. Редукторы с высоким передаточным числом устанавливаются на трансмиссии автомобилей, обладающих большой снаряженной массой. Такие машины передвигаются с небольшой скоростью, но обладают большей грузоподъемностью. Редукторы с низким передаточным числом устанавливают на трансмиссии машин с небольшой снаряженной массой, что обеспечивает их высокую скорость движения. Передаточное число редуктора определяется по количеству зацеплений ведущей шестерни с ведомой. Например, если передаточное число равно 5.1, то за один оборот ведущей шестерни ведомая войдет с ней в зацепление и выйдет из него 5 целых и 1 десятую раза.

Чем отличается редуктор от дифференциала

Этот вопрос часто задают начинающие автомобилисты. Редуктор, как мы сказали выше, это узел, который повышает или понижает крутящий момент, приходящий на него от коленвала двигателя. А дифференциал – узел, который делит приходящий от редуктора крутящий момент между осями (межосевой дифференциал) или полуосями (межколесный дифференциал) в определенной пропорции, а также отвечает за подачу большего или меньшего крутящего момента на внешнее колесо при повороте автомобиля.

Поломки и ремонт редуктора

Наиболее часто в автомобильных редукторах выходят из строя шестерни, сальники и подшипники. Причина – износ этих деталей вследствие эксплуатации с повышенными нагрузками, длительного масляного голодания по причине недостатка трансмиссионной жидкости. Диагностируются эти поломки по наличию гула или щелчков в местах соединений шестерен и подшипников. Износ сальников можно определить по каплям трансмиссионной жидкости, которая просачивается через появившиеся трещины в уплотнителях. Рекомендуется при каждом ТО проверять работу этих элементов редуктора и при необходимости – заменять износившиеся детали на новые.

Реже происходит поломка самого корпуса автомобильного редуктора или обрыв креплений, при помощи которых он присоединяется к основанию. Эта поломка может произойти при наезде автомобиля на какое-нибудь препятствие. В образовавшуюся при поломке щель может попасть пыль и грязь, которая повлияет на состояние трансмиссионной жидкости. Та, в свою очередь, не сможет выполнять свои функции, что приведет к перегреву шестерен, поломке или износу их зубьев. Повреждение корпуса редуктора чревато еще и появлением громкого гула, который производят работающие элементы, что скажется на акустическом комфорте при езде. Диагностировать неисправность корпуса редуктора можно по появлению под ним следов трансмиссионного масла. В этом случае можно заварить корпус редуктора или заменить его на новый.

В любом случае, чтобы не допустить выхода из строя редуктора, нужно следить за уровнем залитой в него трансмиссионной жидкости, менять ее через каждые 100 тысяч километров пробега или при вынужденной замене сальников. Рекомендуется также периодически диагностировать работу трансмиссии и при появлении малейших признаков поломки элементов редуктора своевременно проводить их замену и текущий ремонт.

avtoexperts.ru

• 
  Модификация автомобиля
• 
  Многоцилиндровые двигатели
• 
  Что такое главная передача
• 
  Рено кангу дизель
• 
  Тягач ивеко стралис
• 
  Ммз 555
• 
  Средства коллективной защиты от поражения электрическим током
• 
  Профилирование дороги это
• 
  Мерительные инструменты
• 
  Инструмент жестянщика
• 
  Изготовление пластиковых деталей автомобиля