Редуктор цилиндрический это – Цилиндрические редукторы

alexxlab | 23.06.2020 | 0 | Разное

Содержание

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 = w_вх/w_вых

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

n = P_вх/P_вых

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:

a_w1 = K·(u∓1)·∛(T_ш/u)

a_w1 – предварительное межосевое расстояние, мм
K – поправочный коэффициент, зависящий от твердости зубьев колеса и шестерни
u – передаточное число редуктора
T_ш – вращающий момент на шестерне, H·м
∓1 – знак плюс соответствует внешнему зацеплению, знак минус – внутреннему

Далее рассчитывается окружная скорость:

v = [2·π·a_w1·n₁]/[6·10⁴·(u∓1)]

v – окружная скорость, м/с
a_w1 – 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:

a_w = K₁·(u∓1)·∛((K_Н·T_ш)/(ψ_ab·u·σ_H²))

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

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

Делительный диаметр:

d₂ = (2·a_w·u)/(u∓1)

Ширина:

b₂ = ψ_ab·a_w

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

m_min = [K_m·K_F·T_ш·(u∓1)]/[a_w·b₂·σ_F]

K_m – поправочный коэффициент (прямозубые колеса – 3400; косозубые – 2800)
K_F – коэффициент нагрузки
σ_F – допустимые напряжения изгиба зубьев колеса или шестерни, МПа

m_max = [2·a_w]/[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:

β_min = arcsin⁡((4·m)/b₂)

Для шевронных колес:

β_min = 25°

Также с помощью модуля зацепления определяется общее число зубьев:

z_об = 2·a_w·(cosβ_min)/m

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

β = arccos[(z_об·m)/(2·a_w)]

А также число зубьев шестерни и колеса

Для шестерни:

z_ш = z_об/(u∓1)

Полученное значение не должно быть меньше минимального. Для прямозубых колес оно составляет 17, а для косозубых и шевронных находится по формуле z_мин=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:

z_к = z_об-z_ш

Фактическое передаточное число определяется на основе полученных чисел зубьев:

u_итс = z_к/z_ш

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 = (z_об·m)/cosβ

Делительный диаметр колесf:

d₂ = 2·a_w∓d₁

“+” – для внутреннего зацепления
“-” – для внешнего зацепления

В завершение проводится проверочный расчет на прочность.

ence-gmbh.ru

Цилиндрический редуктор: виды, схемы, ГОСТ, проектирование

В большинстве механизмов с электрическим двигателем стоит цилиндрический редуктор. Он снижает количество оборотов и повышает мощность агрегата. Зубчатый механизм передачи крутящего момента через цилиндрические колеса имеет наиболее высокий КПД по сравнению с другими способами. Различные виды цилиндрических редукторов широко применяются в металлургическом и машиностроительном оборудовании, электрическом инструменте и автомобилях.

Конструктивные особенности

Основой любого редуктора является зубчатое зацепление, передающее вращательный момент и изменяющее число оборотов вала. Для цилиндрических зацеплений характерна возможность вращаться в обе стороны. При необходимости ведомый вал с колесом подключается к двигателю и становится ведущим. Они в данной конструкции расположены параллельно, горизонтально и вертикально. Устройство цилиндрических редукторов может быть самое разное, но оно обязательно включает в свою конструкцию:

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

В простейшем одноступенчатом редукторе одна пара находится в зацеплении – шестерня и колесо. Если ступеней 2 и больше, соответственно увеличивается количество деталей. Появляются промежуточные оси. Для изменения направления вращения, в кинематическую схему включают паразитку, промежуточную шестерню с количеством зубьев как у ведущей.

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

Характеристика цилиндрических редукторов

Количество зацеплений, тип зуба и взаимное расположение валов для всех видов оборудования описывает ГОСТ Редукторы цилиндрические. В нем указаны типоразмеры всех деталей, которые могут применяться в цилиндрических редукторах при различных количествах ступеней. Максимальное передаточное число одной пары 6,5. Общее многоступенчатого редуктора может быть до 70.

Больше чем у цилиндрического редуктора может быть передаточное число у червячной передачи,оно может достигать 80. При этом они компактные, но используются редко из-за низкого КПД. У цилиндрических одноступенчатых редукторов КПД 99 – 98%, самый высокий из всех видов передач.Отличаются червячные и цилиндрические редукторы расположением валов. Если у цилиндрических они параллельные, то червяк располагается к колесу под углом. Следовательно валы ведущий и ведомый выходят из перпендикулярно расположенных боковых стенок корпуса.

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

Для смазки достаточно залить масло в поддон, чтобы нижние шестерни в него частично погрузились. При вращении зубья захватывают масло и разбрызгивают его на другие детали.

Проектирование и порядок расчета

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

ГОСТ 16531-83 описывает все возможные виды и типоразмеры зубчатых колес, которые могут применяться в цилиндрических редукторах с указанием модуля, количества зубьев и диаметра. По размеру шестерни подбирается вал. Его прочность рассчитывается с учетом вращательного момента на скручивание и изгиб. Определяется минимальный размер, умножается на коэффициент прочности. Затем выбирается ближайший больший нормализованный размер вала. Шпонка рассчитывается только на срез и подбирается аналогично.

Скачать ГОСТ 16531-83

По диаметру вала выбирается подшипник. Его тип определяется направлением зуба. При косозубой передаче ставят упорные, более дорогие. Прямозубая передача не нагружает их в осевом направлении, и однорядные шарикоподшипники работают по несколько тысяч часов.

Схема сборки указывается на чертеже внизу и подробно расписывается в технологической документации, которая выдается в производство вместе с чертежами. На главном чертеже с общим видом в таблице указываются технические характеристики редуктора, которые затем переносятся в паспорт:

количество ступеней;
передаточное число;
число оборотов ведущего вала;
мощность на выходе;
КПД;
габариты;
вес.

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

Виды цилиндрических редукторов

Цилиндрические редукторы разнообразны по конструкции, размерам и мощности, они делятся на виды по нескольким характеристикам:

тип крепления;
расположение валов;
количество ступеней;
нарезка зуба.

К характеристикам могут относиться виды подшипников и тип соединения валов.

Редукторы цилиндрические одноступенчатые могут крепиться к двигателю и корпусу рабочего узла фланцами. Конструкция компактная, с минимальными затратами материалов.В основном они устанавливаются на подошву с выступами по периметру или на лапки с отверстиями под анкерные болты. Небольшие по габариту узлы могут устанавливаться на сварной каркас. Для габаритных агрегатов делается специальный фундамент.

Расположение валов

Входной и выходной валы могут располагаться горизонтально, вертикально, параллельно друг другу, но в разных плоскостях для многоступенчатых узлов. При наличии только одного зацепления, валы находятся в одной плоскости, строго вертикальной или горизонтальной. Они редко выводятся в одну сторону, только при возможности компактного расположения двигателя и рабочего узла. У двухступенчатого цилиндрического редуктора межосевое расстояние больше и можно монтировать двигатель со стороны исполнительного механизма.

Редукторы цилиндрические могут выпускать с вертикальным расположением валов. Их удобно устанавливать на машины, но верхнее зацепление и подшипники смазываются слабо. Для длительной работы с большими нагрузками они не подходят.

Корпус редуктора цилиндрического горизонтального габаритный, занимает много места. Он меньше греется, выдерживает нагрузки и вибрацию, устойчив.В моделях от 3 и более ступеней, валы располагаются горизонтально. Смазка достает до всех подшипников. В многорядных конструкциях делается дополнительно орошение сверху, с маслопровода, установленного в крышку.

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

Классификация по количеству зацеплений

Основной технической характеристикой цилиндрических редукторов является их деление по количеству ступеней. Простейшие одноступенчатые модели имеют максимальное передаточное число 6,5, малую мощность, КПД 99%. Они не греются, свободно вращаются в обратную сторону. Их можно использовать как понижающие.

На небольших механизмах с небольшой мощностью удобно устанавливать мотор-редуктор. Это собранные в одном корпусе электродвигатель и одноступенчатый редуктор. На изготовление вспомогательных элементов и площадок для крепления расходуется значительно меньше материала, чем для двух отдельных узлов. Надежная передача вращения от двигателя. Простой способ соединения с рабочим узлом.

У двухступенчатого цилиндрического редуктора указывается кинематическая схема зацепления. Она может быть развернутой, когда на промежуточном валу по бокам установлены 2 колеса. Аналогично ведущий вал передает крутящий момент двумя одинаковыми шестернями. Компоновка с двойным зацеплением характерна для сильно нагруженных моделей с наклонной нарезкой зубьев. КПД двухступенчатых моделей 97 – 98%.

Вертикальные двухступенчатые модели компактные, часто имеют фланцевое соединение. Устанавливаются на рабочий механизм вместе с двигателем.

У редукторов цилиндрических трехступенчатых передаточное число может достигать 70. В технической документации указывается передаточное отношение общее и каждой пары.Расположение валов может быть двурядным. Трехступенчатые редукторы устанавливают в основном на больших станках, ножницах, подъемных механизмах, где требуется большое усилие и маленькая скорость. КПД трехступенчатых редукторов 96%.

Нарезка зуба

Цилиндрические редукторы различают по наклону зуба:

прямозубые;
косозубые;
шевронные.

Шестерня и колесо с прямым зубомотносительно простая в изготовлении. Они быстроходные с высоким КПД, минимально нагружают подшипники. Основной недостаток – высокий уровень шума при работе.Одинаково хорошо работают в прямом и обратном направлении, когда ведущим становится колесо.

Цилиндрические косозубые редукторы имеют зуб, нарезанный с наклоном. Это увеличивает линию контакта и передаваемое усилие. Зубья заходят в зацепление постепенно. Работает он тихо, плавно.

От наклонного расположения зуба возникает дополнительная осевая нагрузка на подшипники. Их приходится устанавливать упорные, более дорогие и часто менять. Чтобы компенсировать осевые нагрузки, колеса ставят попарно с разным направлением наклона.

Косозубые цилиндрические редукторы компактнее прямозубых с аналогичными характеристиками.Одновременно в зацеплении находится большее количество зубьев. От трения детали греются. Кроме смазки в многоступенчатых моделях делают дополнительно систему охлаждения.

Устанавливают редуктора с косозубым зацеплением на механизмы, требующие большого усилия с длительным непрерывным циклом работы.

Зацепление с наклонным зубом хорошо работает в одном направлении. Обратно прокручивается с большим усилием. Изготовление деталей сложное и трудоемкое, требует высокой точности.

Шевронный зуб представляет собой косой, нарезанный в разных направлениях. Обычно нарезка производится фрезами для косозубых колес. По центру обода делается проточка для выхода инструмента. Нарезка производится сначала в одну сторону, затем деталь переставляется, и вторая полоса на ободе нарезается в другую сторону. Зубья сходятся вершинами в центре шестерни.

Шевронное зацепление работает тихо. Осевая нагрузка равномерно распределяется в обе стороны и компенсируется.

Подшипники работают в нормальном режиме. Двойной наклон зуба делает передачу мощной.

В зацеплении одновременно участвует несколько зубьев. Подогнать с высокой точность эвольвенты на обеих взаимодействующих деталях невозможно. Возникает трение и нагрев.

Шевронные колеса изготавливать сложно. Необходима высокая точность фрезеровки и пересечение условных линий в центре обода. Нарезка производится в 2 приема с перестановкой и тонкой регулировкой. В обратном направлении шеврон проворачивается с большим усилием.

Шевронные редуктора используют в агрегатах с большими нагрузками и короткими циклами работы. Их устанавливают на кузнечно-прессовое, подъемное оборудование, на механизмы, где требуется тормоз.

Клети

Многоступенчатые цилиндрические редукторы с несколькими выходными валами, вращающимися синхронно от одного двигателя и ведущего вала, называют клетями. Их устанавливают на агрегаты с несколькими исполнительными механизмами, работу которых необходимо синхронизировать. Они имеют сложную кинематическую схему с передачей крутящего момента от одной шестерни 2 колесам. Для возможности работать параллельно, используют соосные валы, один из которых полый.

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

Коробки скоростей

Разновидность цилиндрического редуктора с подвижным промежуточным валом является широко известной коробкой скоростей. При изменении положения вала одни пары выходят из зацепления, другие начинают взаимодействовать. В результате изменяется передаточное число, скорость вращения на выходе.

Коробки скоростей делаются с прямым зубом. Косозубые встречаются редко, когда большие нагрузки на исполнительный механизм.

Применение цилиндрических редукторов

Назначение редуктора – понижение числа оборотов двигателя и увеличение мощности на выходном валу. Сборка цилиндрического редуктора не представляет сложности. По центру отверстий проходит разъем корпуса и крышки. Подшипники насаживаются на валы, устанавливаются в заготовленные гнезда и подпираются снаружи крышками.

Колеса и шестерни крепятся на валы с помощью шпонок.

Для регулировки межосевого расстояния необходимо с большой точностью делать расточку корпуса.

Техобслуживание редукторов простое. Надо регулярно доливать масло, периодически менять его. Детали, расположенные внутри, рассчитаны на длительную эксплуатацию в течение как минимум 10 лет.

Применяются редуктора в различных отраслях промышленности. Отдельные типы крупного оборудования способны выдержать любые погодные условия. Их устанавливают в карьерах и на открытых площадках, на козловых кранах.

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

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

Под каждым капотом прячется коробка скоростей. На каждом станке имеется редуктор или несколько. Маленькие передачи установлены в электроинструменте и регулируют скорость вращения шпинделя дрели, болгарки и фрезера.

Достоинства и недостатки

Цилиндрический передаточный механизм получил широкое применение в различных областях. Он имеет неоспоримые достоинства по сравнению с червячным:

высокий КПД;
не греется;
работает в обе стороны.

Преимущества и недостатки цилиндрического редуктора зависят от особенностей зубчатого зацепления и других конструктивных элементов.

Преимущества

Основным положительным моментом является высокий КПД. Он значительно превосходит мощности на выходе при одинаковых двигателях, все зубчатые и другие виды передач.

Узел может работать длительное время без перерывов, переключаться бесконечное количество раз с одного режима на другой и даже менять направление вращения.

Выделение тепла минимальное. Нет надобности ставить систему охлаждения. Смазка разбрызгивается нижними колесами, смазывает верхние шестерни, подшипники и собирает вниз, в поддон, всю грязь, сколовшиеся частицы металла.Достаточно периодически доливать масло и раз в 3 – 6 месяцев менять его.Частота профилактических мероприятий зависит от режима работы.

Выходной вал установлен в подшипники качения и практически не имеет люфта. Перемещение его достаточно точное, чтобы использовать зубчатый механизм в качестве привода точных приспособлений и приборов. Осевое и радиальное биение сопрягаемых деталей не влияет на работу механизма.

Эффективность работы не зависит от перепадов напряжения. Передаточное число стабильно. Если падает скорость вращения двигателя, пропорционально замедляется вращение ведомого колеса. Мощность остается неизменной.

Недостатки

Положительное качество – отсутствие трения и торможения, в определенных условиях создает проблемы. В грузоподъемных механизмах при установке цилиндрического редуктора надо ставить сильный тормоз, чтобы удержатьтяжелые предметы на весу и предотвратить их самостоятельное опускание. В червячных передачах ведущим может быть только червяк и из-за большого трения возникает эффект самоторможения.

Проблема всех зубчатых зацеплений в отсутствии предохранительного механизма.

При перегрузе или резком включении ремень проскальзывает по шкиву. Зуб может только сломаться, и деталь придется менять. Как дополнительные предохранители используются шпонки. Они рассчитываются на срез без запаса прочности. Заменить срезанную муфтой простую деталь значительно проще.

Стоимость рабочих деталей большая. Технология изготовления длительная и сложная.При этом зуб постепенно стирается, увеличивается зазор между рабочими поверхностями. Изменять межцентровое расстояние, как в реечных и червячных передачах в редукторе нельзя.Приходится периодически заменять шестерни, колеса, подшипники.

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

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

конструкция, виды и применение :: SYL.ru

Редуктором является отдельный механизм с передачей зацеплением. Он обеспечивает уменьшение частоты вращения с пропорциональным увеличением крутящего момента. Редуктор цилиндрический характеризуется параллельными осями валов и зубчатыми передачами между колесами.

Классификация

Типы цилиндрического редуктора разделяются по нескольким признакам.

Количество передач – от одной до четырех.
Механизмы с параллельными валами и соосные. У последних расстояние между осями на входном и выходном валах меньше чем межосевое расстояние передач.
Установка на лапах, на фланце или насадная (выходной вал – полый).
Расположения валов в пространстве горизонтальные и вертикальные.

Достоинства цилиндрических редукторов

Группа наиболее распространена, благодаря ряду преимуществ.

Высокий КПД, составляющий 95-98 %. С увеличением количества ступеней его величина несколько снижается. Низкие потери энергии вызваны небольшими силами трения в процессе работы.
Высокая нагрузочная способность. При подходящих габаритах редуктор цилиндрический способен пропустить через себя и передать на расстояние значительную мощность. Конструктивные особенности механизмов не создают заеданий в зацеплениях. В большинстве устройств потерями пренебрегают, но в крупных и высокоскоростных агрегатах их необходимо учитывать.
Незначительный люфт вала на выходе позволяет достичь высокой кинематической точности механизма.
Отсутствие больших потерь энергии не приводит к перегреву агрегата. Основная мощность передается от привода к потребителю. На нагрев идет незначительная доля энергии, не вызывающая сильный нагрев деталей. Для большинства передач не нужны системы охлаждения.
Надежная работа при динамических воздействиях (частые пуски, неравномерные нагрузки). В связи с этим цилиндрические редукторы широко применяются в оборудовании, где на рабочие органы действуют значительные импульсные нагрузки: дробилки, измельчители, шредеры и др. Преимущество обеспечивается за счет небольшой величины трения скольжения, благодаря которому мало изнашиваются детали. Высокий ресурс валов, передач и подшипников.
Большой выбор устройств с разными передаточными числами.

Недостатки цилиндрических редукторов

Наряду с достоинствами, цилиндрический тип передач имеет недостатки.

Одна ступень не обеспечивает большое передаточное число. Минимальное количество зубьев колеса равно 17. Это требует значительного увеличения габаритов при максимально возможных передаточных числах (до 1:12.5).
Высокий уровень шума, создаваемого при поочередном входе в контакт пар зубьев. Простейшая конструкция, когда они прямые. Контакт здесь происходит по всей длине зуба. Это обеспечивает передачу большой мощности, но также значительный износ и повышенный шум при вращении. В косозубых зацеплениях захват каждого последующего звена производится постепенно, что снижает вибрацию и удары. При этом требуются меньшие усилия для вращения вала.
Нет самоторможения. Наружная нагрузка может вращать выходной вал, что не всегда целесообразно. В одном случае это является недостатком, в другом – преимуществом.
Зубчатые колеса обладают высокой жесткостью и не дают возможности компенсировать динамические нагрузки.

Применение цилиндрических редукторов

Благодаря высокому КПД, цилиндрические редукторы наиболее распространены. Их используют в приводах прокатных валков, металлообрабатывающих станков, мешалок и др. Нагрузка может быть равномерной, переменной, реверсивной, однонаправленной. Другие типы передач применяются, когда необходимо обеспечить особые условия: плавный ход, высокое передаточное число при небольших габаритах, угловую компоновку привода.

Редукторы применяются для следующих целей:

ступенчатое снижение скорости вращения – коробка передач;
бесступенчатое изменение угловой скорости – вариатор;
преобразование низкой скорости в высокую – мультипликатор;
совмещение с двигателем в одном блоке – мотор-редуктор.

Редуктор с одной ступенью

Больше распространен редуктор цилиндрический одноступенчатый горизонтального исполнения.

Вертикальные модели также применяются. Та или иная конструкция связана с удобством компоновки привода. Колеса выполняются с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпус цилиндрического редуктора изготавливается из чугунного литья или делается сваренным из стали.

Применяются подшипники качения и реже – скольжения (для тяжело нагруженных передач).

Редуктор цилиндрический горизонтальный имеет передаточное число не выше 6.3. Дальнейший рост передаточного числа (допускается его увеличение до 12.5) нерационально увеличивает габариты агрегата. Если редуктор цилиндрический одноступенчатый превышает допустимые габариты, применяют устройство меньшего размера с 2 ступенями.

Двухступенчатый редуктор

Распространены механизмы горизонтального типа. Редуктор цилиндрический двухступенчатый содержит ведущий, промежуточный и ведомый валы. Первая ступень называется быстроходной, а вторая – тихоходной.

Рациональная двухступенчатая конструкция цилиндрического редуктора имеет передаточное число не более 50. При дальнейшем его увеличении значительно увеличиваются масса и габариты устройства. Для больших передаточных чисел рекомендуется применять трехступенчатый тип.

Редуктор цилиндрический двухступенчатый может быть выполнен с раздвоенной, сосной или развернутой схемой. Последняя наиболее распространена из-за простоты конструкции. Несимметричное размещение колес приводит к неравномерной нагрузке на подшипники и зубья.

При раздвоенной быстроходной ступени с противоположным наклоном зубьев на колесах осевые усилия уравновешиваются, а окружные – выравниваются за счет самоустановки ведущего вала.

Компоновка редукторов

Быстроходная ступень выполняется чаще косозубой, а тихоходная – прямозубой. Для массового производства косозубых передач принято изготавливать шестерни с левым направлением зуба, а колеса – с правым. В производстве мелкими сериями шестерни первой ступени изготавливают как обычно, а второй – с правым направлением. За счет этого происходит уравновешивание осевых сил на промежуточном валу.

Если требуется передавать крутящий момент, не зависящий от угла подведения, применяются конически-цилиндрические передачи. Вертикальные устройства изготавливаются червячно-цилиндрического типа. У них ниже КПД, поэтому редукторы применяются преимущественно при кратковременных режимах работы.

Развернутая схема больше распространена, так как компоненты механизма (валы, колеса, шестерни) используются для изготовления нескольких типоразмеров редукторов. Недостатком является повышенная концентрация напряжений на рабочем участке зуба, что требует применения жестких валов.

Редукторы с раздвоенной схемой имеют массу на 20 % меньше, благодаря большей компактности.

Смазывание редукторов

В зацепление редуктора подается жидкое масло. Применяются следующие способы смазывания.

Картерный – погружение в масляную ванну, если скорость не выше 10 м/с. При дальнейшем ее увеличении значительно возрастают потери энергии на разбрызгивание масла. Зубчатое колесо находится нижней частью на глубине двух-трех высот зуба.
Картерный проточный: с одной стороны в ванну агрегата подается масло, а с другой – отводится. При этом производится охлаждение масла.
Централизованный (струйный). Способ применяется при максимальной окружной скорости передачи более 10 м/с. Масло подается насосом к зацеплению и подшипникам. При этом оно очищается в сетчатых или пластинчатых фильтрах и охлаждается водой через стенки трубчатых холодильников.
Комбинированный: одна ступень может смазываться централизованно, а другая – картерным способом.

Вертикальные редукторы

Вертикальные схемы требуются для механизмов, которые не могут работать с применением обычных горизонтальных передач. Вертикальный цилиндрический редуктор от одной до трех ступеней чаще всего применяют в механизмах, работающих в крановых режимах. Его можно эксплуатировать также в наклонном положении.

Ступени обычно выполняются с косозубыми передачами. Колеса и шестерни изготавливаются из кованых легированных сталей с термообработкой. В качестве опор применяются однорядные конические роликоподшипники.

Производители

Отечественное производство заметно отстает от зарубежного. Импортные модели поступают на российский рынок без адаптации к местным условиям. Традиционные российские редукторы представляют собой предельно упрощенные конструкции, что дает им возможность хоть как-то снизить цены и поддержать спрос. Потребитель все больше убеждается в их низкой надежности, предпочитая приобретать импортные изделия. Отечественный редуктор цилиндрический обладает следующими недостатками:

отсутствие чистовой и отделочной операций по обработке поверхности зубьев;
низкая мощность и крутящий момент, недолговечность и недостаточная надежность;
существенное ограничение разнообразия конструкций, что не дает возможности применять их в современных машинах и механизмах с многофункциональным приводом.

Очень мало предприятий занимается совершенствованием отечественных изделий, улучшая их показатели до зарубежного уровня. Среди них выделяется НТЦ «Редуктор», главным направлением которого является модернизация типовых изделий за счет применения достижений науки о редукторах и внедрения зарубежных новинок.

Заключение

Редуктор цилиндрический наиболее распространен благодаря своим преимуществам, основными из которых являются небольшие габариты, высокий КПД и долговечность. Они проявляются при точном изготовлении механизмов за счет применения качественных материалов и современных способов обработки деталей.

www.syl.ru

Цилиндрический редуктор – F&F GmbH

На протяжении всей истории развития механики, начиная с первого колеса, вопрос передачи крутящего момента между элементами механической системы всегда интересовал конструкторов и подталкивал их к применению тех или иных решений. Механизмы передающие крутящий момент и преобразующие скорость можно встретить и в чертежах Леонардо да Винчи, но лишь появление двигателя внутреннего сгорания дало толчок к новым техническим решениям. В их число входит и редуктор цилиндрический — универсальный механизм, передающий крутящее усилие и изменяющий скорость вращения. Что это за механизм, для чего он необходим и какие виды широко применяются в современной технике — об этом мы расскажем в нашей статье.

Редукторы цилиндрические — виды и определение

Своё название редуктор цилиндрический получил не благодаря цилиндрической форме. Основой наименования стала цилиндрическая схема работы агрегата, а именно цилиндрической форме зубчатых колес применяемых в конструкции. Внутри редуктора в два или более рядов расположено несколько передаточных колес с одним (как минимум) цилиндрическим зацеплением.

Слово редуктор в переводе с латинского слова reductor означает отводящий (приводящий) назад. Этим в полной мере характеризуется основное качество устройств — отвод вращающего усилия. Передача в редукторах цилиндрических может быть прямой, цепной либо зубчатой.

Редуктором цилиндрическим называется механическая система, собранная с целью передачи и преобразования усилия крутящего момента. Система способна с высоким КПД преобразовывать высокую угловую скорость в более низкую с увеличением крутящего момента, т. е. увеличением передаваемого усилия. При добавлении в систему электродвигателя мы получаем мотор редуктор цилиндрический — компактное устройство создающее и преобразующее крутящий момент.

Передача крутящего момента в цилиндрических редукторах может происходить в различных плоскостях и при различных угловых расположениях валов по отношению друг к другу. В зависимости от угла наклона зубьев зубчатых передач рассматриваемые устройства подразделяются на цилиндрические прямозубые и цилиндрические косозубые редуктора.

Как следует из названия, прямозубый редуктор имеет прямую форму зубьев передаточных колес, т. е. расположенных параллельно оси зубчатого колеса. Это обеспечивает одновременное зацепление по всей длине зубы. Достоинством такого рода зацепления является высокая передаваемая мощность и возможность небольшого смещения колес относительно друг друга. Недостатком является более высокий (в сравнении с косозубыми передачами) износ и повышенный шум. Прямозубые передачи применяются как в открытых, так и закрытых передачах — редуктора цилиндрические одноступенчатые, а также двух-, трехступенчатые и т. д. Количество ступеней здесь означает количество передач.

При косозубом зацеплении оси зубьев находятся под углом к осям зубчатых колес. Таким образом, процесс зацепления представляет собой постепенный захват каждого следующего зуба. Благодаря этому увеличивается КПД передачи, уменьшается шум и вибрация при работе. С косозубыми передачами также выпускаются одно-, двух-, трехступенчатые редуктора цилиндрические, а также устройства с большим числом ступеней.

Конструктивные особенности

Расположение зубьев относительно оси зубчатых колес является достаточно важной характеристикой. Но более значимую роль играют конструктивные особенности редуктора при передаче крутящего момента. Помимо, собственно, цилиндрических редукторов состоящих исключительно из цилиндрических прямо- или косозубых зубчатых передач широко применяются:

Коническо цилиндрические редуктора. Одним из наиболее популярных вариантов конструкции является редуктор коническо цилиндрический двухступенчатый, но возможно и большее число ступеней.
Редуктора червячно-цилиндрические.

Остановимся более подробно на каждой конструкции.

Редуктор коническо-цилиндрический

Данный тип редукторов относится к классическим вариантам конструкции. Его основным назначением является преобразование или изменение скорости вращения валов, как правило, от большей к меньшей. Благодаря конической конфигурации рабочих частей обеспечивается и эффективная передача крутящего усилия от одного вала к другому независимо от параметра угла подведения. Редуктор цилиндрический с конической передачей выгодно отличается от других конструкций повышенным коэффициентом полезного действия и высокой надежность в эксплуатации. Данные качества устройства оказывают прямое влияние на технические параметры всего механизма, в котором используется данный редуктор. Например, от количества передач в механизме во многом зависит производительность всего устройства. Поэтому, в зависимости от конструктивных требований, используются одноступенчатые устройства, а также редуктора коническо цилиндрические двухступенчатые и многоступенчатые.

В качестве примера такого редуктора можно взять горизонтальную компоновку цилиндрических передач, которая более всего подходит для эксплуатации в условиях:

постоянной или переменной нагрузки;
длительного или кратковременного режимов работы;
разнонаправленного вращения валов.

Ограничением работы данного одноступенчатого цилиндрического редуктора является скорость не более 1800 об/мин. Важным преимуществом является компактный размер устройства и небольшой вес — до 250 кг.

Червячно-цилиндрические редукторы

Данный тип конструкции является разновидностью традиционного редуктора с цилиндрическими зубчатыми передачами. Червячно-цилиндрические устройства имеют, как правило, вертикальное исполнение, но возможен и горизонтальное расположение при использовании прямого крепежа или специального фланца. В конструкцию устройства входит цилиндрическая передача и вал с червячной передачей. От типа крепежа зависят некоторые параметры работы механизма.

Так, при прямом соединении обеспечивается жесткий ход вала, где усилие передаётся через соединительную муфту. Данная муфта фиксирует входной вал с многозаходным винтом червячной передачи. Такое конструктивное решение обеспечивает существенный прирост коэффициента полезного действия механизма без дополнительных энергетических затрат, которые требует пуск механизма. Однако в сравнении с параметрами конического редуктора данный вариант конструкции имеет относительно малый коэффициент полезного действия. Поэтому основной сферой применения червячно-цилиндрических редукторов являются машины и механизмы работающие в повторно-кратковременном режиме.

Очень редко червячная передача добавляется при наличии двухступенчатой цилиндрической передачи. Основная причина — это малый коэффициент полезного действия и высокие затраты на производство.

Важным преимуществом цилиндрического редуктора червячно-цилиндрического типа является восприятие повышенных аксиальных и радиальных нагрузок при неизсенных параметрах производительности всего устройства. Наибольшую стабильность редуктор демонстрирует при эксплуатации на тихом ходу. Бесшумность является ещё одним важным преимуществом данной конструкции.

Редукторы цилиндрические постоянного тока и понятие соосности

Такое конструктивное решение (редуктора постоянного тока) далеко не новаторское, но имеет ряд преимуществ. В первую очередь это высокая надежность пусковых параметров. Второй важный момент — это стабильная работа при перегрузке.

Важную роль в обеспечении требуемых характеристик играет расстояние между осями редуктора. Соосность — это когда расстояние между входным и выходными валами меньше чем расстояние межосевых передач. Редуктор соосный цилиндрический имеет прямой угол подведения валов. Основным преимуществом является малая нагрузка на быстроходный вал, что позволяет значительно увеличить мощность и КПД устройства. Недостатком является более сложная конструкция редуктора, особенно быстроходного вала.

Сфера применения цилиндрических редукторов

Благодаря своим высоким техническим и эксплуатационным характеристикам цилиндрические редукторы широко применяются в различных сферах деятельности, особенно в машиностроении и автомобилестроении. Данный тип устройств применяется в различном промышленном оборудовании — кранах, мешалках, станках, экструдерах и мн. других машинах и механизмах. Ограничением для применения устройств является необходимость в плавном ходе машин и механизмов, а также малые размеры при большом передаточном числе ступеней.

fif-group.ru

устройство, принцип работы, виды, назначение

Редуктор – механизм, изменяющий крутящий момент и мощность двигателя, присутствует практически в любой машине и станке. Он является частью трансмиссии автомобиля и регулирует с высокой точностью перемещение в точных приборах. Что такое редуктор с технической точки зрения? Это одно или несколько зубчатых зацеплений, взаимодействующих между собой и понижающих количество оборотов двигателя до приемлемой скорости вращения исполняющего узла. Вместо ведущей шестерни может быть червяк.

Устройство и принцип работы

Редуктор без дополнений газовый или гидравлический, подразумевает механическое устройство для изменения угловой скорости и крутящего момента. Он работает по принципу Золотого правила, когда передаваемая вращением мощность практически не изменяется, уменьшается на КПД.

Устройство

Простейшее устройство редуктора, это зацепление из шестерни и зубчатого колеса. Крутящий момент передается через непосредственный контакт зубьев – элементов детали. Они движутся с одинаковой линейной скоростью, но разной угловой. Количество вращений шестерни и колеса за единицу времени разное, зависит от диаметров деталей и количества зубьев.

Шестерни и колеса неподвижно закреплены на валах или изготовлены совместно с ними. В корпусе может быть от одной до нескольких пар зубчатых зацеплений. На сборочном чертеже редуктора хорошо видно его устройство и составные части:

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

Корпус в самом низу имеет отверстие для слива масла и приспособление контроля уровня смазочных материалов, глазок или щуп. Разъем с крышкой совпадает с плоскостью расположения осей.

На кинематической схеме редуктора схематически указаны зубчатые соединения, расположений валов и направление вращения. Также показан тип зуба, прямой или наклонный. По кинематической схеме можно определить количество ступеней, передаточное число и другие характеристики, как работает данный редуктор.

Принцип действия

Принцип работы механического редуктора основан на передаче вращательного момента от одного вала другому посредством взаимодействия зубчатых деталей, неподвижно закрепленных на них. Линейная скорость зубьев одинаковая. Она не может быть разной, поскольку контакт жесткий.

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

Главная пара всегда первая, быстроходная шестерня или червяк, соединенный с двигателем и соответствующее ему колесо. По ее типу определяется и весь узел. Количество ступеней равно количеству зацеплений, имеющих передаточное число больше 1.

Кроме рабочих шестерен могут использоваться паразитки – шестерни, которые не изменяют крутящий момент, только направление вращения колеса и соответственно вала, на котором оно расположено.

Маркировка

В условном обозначении редуктора имеется ряд цифр и букв, указывающих на его параметры и тип. Первым стоит указание на количество ступеней и вид зубчатого зацепления:

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

Комбинированные модели обозначаются несколькими буквами, начиная с первой пары:

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

Количество передач данного вида указывается цифрой перед буквой.

Горизонтальное расположение считается нормой и не имеет своего обозначения. Для вертикального узла после обозначения типа передач ставится буква В. Б – означает быстроходную модель. За ним ставится условное числовое обозначение варианта сборки.

Далее указывается расстояние между осями ведущего и выходного вала, передаточное число цифрами и форма выходного вала буквенным обозначением, например, Ц – цилиндрический хвостовик, К – конический.

В маркировке может присутствовать указание на климатическое исполнение, например, для тропиков, северных районов, по какому госту выполнено.

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

Скачать ГОСТ 15150-69

Электрический привод – мотор и передаточный узел в одном корпусе, имеет несколько отличающуюся маркировку. Вначале стоит буквенное обозначение марки сборного привода, указывается скорость вращения выходного колеса, поскольку она постоянна, соединена с одним электродвигателем.

Технические характеристики

Редуктора отличаются внешне по размерам и форме. Внутреннее строение разнообразное. Объединяет их всех перечень технических характеристик, по которым они подбираются на различные машины и станки. К основным параметрам редуктора относятся:

передаточное число;
передаточное отношение;
значение крутящего момента редуктора;
расположение;
количество ступеней;
крутящий момент.

Передаточное число берется общее, всех передач, и одновременно указывается таблица передаточных чисел, если узел имеет 2 и более ступени. По нему подбирают узел, который преобразует вращение электродвигателя или мотора с нужное количество оборотов.

При этом важно знать величину крутящего момента на выходном валу редуктора, чтобы определить, будет ли достаточной мощность, чтобы привести в движение агрегат.

Передаточное число

Основная характеристика зубчатого зацепления, по которой определяются все остальные параметры. Показывает, на сколько оборотов меньше делает колесо относительно шестерни. Формула передаточного отношения:

U = Z₂/Z₁;

где U – передаточное число;

Z₁ число зубьев шестерни;

Z₂ число зубьев зубчатого колеса.

Модуль зубьев шестерни и колеса одинаковый. Их количество напрямую зависит от диаметра. Поэтому можно использовать формулу:

U = D₂/D₁;

Где D₂ и D₁ диаметры колеса и шестерни соответственно.

Расчет общего передаточного момента определяется как произведение передаточных чисел всех пар:

U_р= U₁× U₂× … × U_n;

Где U_р передаточное число;

U₁, U₂, U_n передаточные числа зубчатых пар.

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

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

При определении передаточного числа ременной пары количество зубьев заменяется диаметрами шкивов и все умножается на коэффициент скольжения. В отличие от зубчатой передачи, линейная скорость движения крайних точек на шкивах не равна друг другу. Зацепление не жесткое, ремень проскальзывает. КПД передачи ниже, чем у зубчатой и цепной передачи.

Передаточное отношение

При проектировании нового узла с заранее заданными характеристиками, за основу берется мощность будущего редуктора. Она определяется по величине крутящего момента:

где U₁₂ – передаточное отношение;

W₁ и W₂ – угловые скорости;

n₁ и n₂ – частота вращения.

Знак «–» указывает на обратное направление вращения колеса и вала, на котором оно находится. При нечетном количестве передач ведомое колесо крутится в противоположном направлении по отношению к ведущему, навстречу ему. При четном количестве зацеплений конических колес вращение обоих валов происходит в одном направлении. Заставить его крутится в нужную сторону можно установкой промежуточной детали – паразитки. У нее количество зубьев как у шестерни. Паразитка изменяет только направление вращения. Все остальные характеристики остаются прежними.

Крутящий момент

Определение крутящего момента на валу необходимо, оно позволяет узнать мощность на выходе редуктора, величины связаны прямо пропорциональным соотношением.

Крутящий момент входного двигателя на входе, умножается на передаточное число. Для получения более точного фактического значения надо умножить на значение КПД. Коэффициент зависит от количества ступеней и типа зацепления. Для прямозубой конической пары он равен 98%.

Назначение механизма

Редуктором называют узел, который изменяет мощность. Это может быть давление газа и жидкости в газовых баллонах, трубопроводах и на распределительных подстанциях. Механические редукторы изменяют число оборотов и угловую скорость.

Для чего нужен в механизме и машине зубчатый передаточный механизм. Он снижает угловую скорость двигателя, увеличивая при этом в столько же раз крутящий момент – силу, с которой может воздействовать выходной вал на исполняющий механизм.

Скорость вращения электродвигателя может достигать 1500 об/мин. Для работы станка оборудования она не подходит. При этом, если к шкиву мотора напрямую прикрепить груз, он не сможет сдвинуть его с места.

Функции узла, уменьшить скорость вращения в десятки раз и настолько же увеличить крутящий момент – усилие, с которым машина будет совершать работу.

Виды редукторов

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

Наибольшая группа редукторов, которые широко используются во всех механизмах, от кофемолки до доменных печей, механические зубчатые редукторы. Они разделяются на группы по нескольким параметрам:

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

Обычно ведущий вал редуктора быстроходный. Он жестко соединен с двигателем и вращается с такой же скоростью, до 1500 об/мин. При обратном отношении, когда ведущим является колесо и скорость вращения на выходе возрастает, а крутящий момент падает, узел называют понижающим.

По типу зубчатого зацепления и форме шестерни, они делятся:

цилиндрические;
конические;
червячные;
планетарные;
комбинированные;
волновые.

Комбинированные модели могут иметь различные типу зубчатых зацеплений.

Цилиндрические

Наибольшее количество выпускается цилиндрических редукторов. Рабочая поверхность колеса и шестерни имеет форму цилиндра. Модели отличаются высоким КПД, простотой исполнения и большим разнообразием деталей. Одноступенчатые узлы получили название передаточного редуктора. Он компактный, понижает скорость вращения и одновременно передает крутящий момент.

По форме зуба цилиндрические модели делятся:

прямозубые;
косозубые;
шевронные.

По кинематической схеме они бывают прямолинейные и разветвленные.

Прямой зуб имеет закругленную поверхность, способствующую максимально возможной площади контакта. При зацеплении зубья контактируют по всей длине. Трение сводится к минимуму. КПД прямозубого зацепления наиболее высокое, 99%.

К достоинствам прямозубых передач относятся минимальная нагрузка на подшипники, малое трение, механизм не греется.

Недостаток в сильном шуме во время работы и малой мощности. Чтобы предать большое усилие, колеса надо делать широкими, крупногабаритными.

Косой зуб расположен под углом. Площадь контакта у него больше при одинаковой ширине обода колеса. Зубья заходят в зацепление постепенно. Работает косозубая пара тихо, плавно и способна выдержать большие нагрузки.

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

Для компенсации отрицательных осевых усилий косозубых передач, созданы шевронные. Они представляют два колеса на одном валу с наклоном зубьев в противоположную сторону. Таким образом еще больше увеличивается мощность.

Работают шевронные зацепления тихо. Недостаток в сложной и длительной технологии нарезания зубьев.

Количество передач может быть любое. Расположение валов параллельное, горизонтальное и вертикальное в одной плоскости. При большом числе зубчатых зацеплений в одном корпусе, возможно двурядное расположение валов.

Цилиндрические модели широко применяются во всех областях. От бытовой техники, кофемолок, дрелей, до металлургической и горнорудной промышленности. На каждом станке стоит один или несколько редукторов. В особо тяжелых условиях используют шевронные передачи.

Конические

Шестерня и колесо имеют коническую поверхность. Валы расположены под углом. Зуб на шестерне прямой и радиальный. Часто конические передачи используются в комбинированных или понижающих узлах. Направление вращения возможно в любую сторону. В качестве ведущего может выступать колесо.

Сколько передач в коническом передаточном механизме, зависит от его назначения. Обычно одна. Наиболее известный пример косозубого зацепления – дифференциал заднего моста, понижающий крутящий момент узел. От одного колеса вращается синхронно в одном направлении 2 шестерни.

Червячный

Вместо ведущей шестерни в зубчатом зацеплении стоит червяк с нарезанной резьбой. Нитей бывает 1, 2, 4. Другого количества заходов не делают. Оси валов расположены перпендикулярно в разных плоскостях.

Червяк при вращении взаимодействует с несколькими зубьями колеса. От сильного трения под углом, возникает тормозящий момент. Он не позволяет колесу провернуться и сдвинуть червяк. Самоторможении используют в грузоподъемных механизмах. Подвешенный груз не сможет пойти вниз. Червячная передача может перемещать колесо и связанный с ним механизм с большой точностью. Это используют в приборах и станках для точной настройки положения инструмента.

Червячные редукторы создают с одной и двумя передачами. Часто делают комбинированные с коническими зацеплениями.

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

Недостаток в низком КПД и сильном нагреве во время работы. необходимо делать систему охлаждения.

Планетарный

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

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

Сложное исполнение планетарного редуктора компенсируется его высокой мощностью, компактными размерами и тихим ходом. Планетарные модели используются для работы в шахтах, металлургии, горнорудной промышленности.

Комбинированные

Редукторы, в которых установлены передачи разного типа, называются комбинированными. Наиболее часто соединяют в одном корпусе цилиндрические пары с червячными или коническими.

Мотор-редуктор – собранные в одном корпусе двигатель и передаточный узел. Привод обычно изготавливается с коническими или червячными парами. Количество передач одна и две.

В волновых моделях для вращения применяют колебания расположенной внутри колеса шестерни. Широкого распространения модель пока не получила.

Распространенные неисправности

Поломки редуктора можно избежать при правильной его эксплуатации и регулярном уходе. Следует внимательно изучить паспорт. В нем указаны виды технического обслуживания и их периодичность. Надо регулярно менять масло, постоянно доливать его. Соблюдения режима работы позволит сохранить агрегат целым.

Основная неисправность редуктора связана с его перегревом. Это происходит при отсутствии смазки и использовании масел других марок. В противном случае агрегат перегревается, зубчатое зацепление может заклинить.

Подшипники имеют свой запас прочности. Их период эксплуатации указан в паспорте. Если вовремя не поменять на новые, узлы начинают рассыпаться. Шарики выпадут, и вал начнет вращаться с большим усилием, рывками.

Между корпусом и крышками: верхней и боковой, по плоскости разъема, при сборке закладывается герметик. Он не позволяет маслу вытекать наружу. Если его вовремя не менять, жидкость потечет со всех разъемов.

Перегрузки, резкое включение приводит к разрушению зуба. Когда передаточный механизм не соответствует двигателю, он долго не выдержит.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Редуктор цилиндрический: общая информация и особенности

Механика – это именно та наука, без которой сегодня просто немыслим стабильный технический прогресс человечества. Любая машина содержит в себе в той или иной степени механизмы, обеспечивающие нормальное ее функционирование. И во многих кинематических схемах этих агрегатов непременно значится устройство под названием редуктор цилиндрический.

Определение

Разберемся подробнее с этим широко распространенным универсальным механическим приспособлением. Итак, редуктор цилиндрический – это механизм, состоящий из зубчатых передач, заключенный в корпус и зачастую работающий в масляной ванне. Что подразумевается под словом «цилиндрический»? Это означает, что оси валов редуктора расположены параллельно друг другу. По количеству передач механизм может быть одноступенчатым, двухступенчатым, трёхступенчатым и т. д.

Назначение

Абсолютно каждый редуктор цилиндрический в первую очередь служит для понижения частоты вращения и, соответственно, повышения вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Говоря иными словами, редуктор снижает угловую скорость вала электродвигателя.

Достоинства

Редуктор цилиндрический обладает следующими неоспоримыми преимуществами:

Достаточно высоким коэффициентом полезного действия.
Способностью выдерживать большую нагрузку и при этом практически с нулевыми потерями передавать на расстояние большие мощности.
Способностью безотказно функционировать даже при неравномерных нагрузках, а также при любом количестве запусков и остановок.
Отсутствием самоторможения (в отличие от червячных аналогов), и потому есть возможность проворачивать выходной вал от руки.
Высочайшим показателем надежности.
Низким уровнем тепловыделения.
Широким выбором механизма по передаточному числу.

Отрицательные качества

Редуктор цилиндрический одноступенчатый (как и многоступенчатый) имеет такие недостатки:

Повышенный уровень шума во время работы.
Высокая жёсткость зубчатых колес, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.
Отсутствие обратимости.

Классификация

Редуктор цилиндрический двухступенчатый, одноступенчатый и многоступенчатый по расположению зубьев разделяются:

На прямозубые.
Косозубые.
Шевронные.
С круговым зубом.

В зависимости от профиля зубьев редукторы могут быть эвольвентные с зацеплением Новикова и циклоидальные.

По окружной скорости дифференциация будет следующая:

Тихоходные (окружная скорость не превышает 3 м/с).
Среднескоростные (окружная скорость находится в пределах от 3 до 15 м/с).
Скоростные (величина окружной скорости составляет от 15 до 40 м/с).
Быстроходные (скорость свыше 40 м/с).

Устройство

Цилиндрический редуктор, чертеж которого приведен ниже, в общей конфигурации состоит из:

Корпуса.
Валов.
Подшипников.
Системы смазки.

В механике то зубчатое колесо, которое имеет меньшее число зубьев, называют шестерней, а с большим количеством зубьев – колесом.

Монтаж

Редуктор цилиндрический одноступенчатый и многоступенчатый имеет одинаковый принцип установки, который заключается в соблюдении нескольких правил, а именно:

Подстилающая поверхность для редуктора должна быть максимально ровной, дабы исключить возможность перекоса.
В обязательном порядке следует провести выверку монтируемых муфт, чтобы по максимуму снизить радиальные усилия на концах валов.
Категорически запрещается бить по концам валов, поскольку это может привести к преждевременному выходу из строя подшипников качения.
Затяжку крепёжных болтов производить равномерно с целью нивелировать вероятность расшатывания редуктора в процессе его последующей работы.

Правила ввода в эксплуатацию

Редуктор цилиндрический двухступенчатый, как и, собственно говоря, любой другой редуктор, должен начинать свою работу на основе таких требований:

Концы валов зачищаются от коррозии или грязи.
Откручивают маслоспускной винт и определяют отсутствие/наличие конденсата.
Заливку масла в картер осуществлять через мелкоячеистый фильтр с целью исключить вероятность попадания абразивных частиц вовнутрь редуктора. При этом температура этого масла не должна быть ниже 20 градусов Цельсия.
Желательно также от руки прокрутить валы и послушать работу зубчатого зацепления.

Основными параметрами, которыми следует руководствоваться при выборе цилиндрического редуктора, являются его передаточное число и межосевое расстояние.

Цилиндрический двухступенчатый редуктор – наиболее распространенный вариант применяемых ныне редукторов (около 65 %). Передаточные числа этих механизмов находятся в пределах от 8 до 40. В тех случаях, когда есть острая необходимость улучшить работу нагруженной тихоходной ступени, применяются редукторы с быстроходной ступенью раздвоенного типа.

fb.ru

Редуктор цилиндрический | конструкция, виды и применение цилиндрических редукторов

С того самого момента как человечество освоило колесо возникла необходимость в передаче крутящего момента с одного элемента на другой. Еще великий Леонардо да Винчи в своих чертежах пытался изобразить подобные механизмы. Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало толчок к новым изобретениям, в том числе и механизма, способного преобразовывать крутящий момент с одной скорости в другую. Однако только лишь в наше время люди изобрели такой механизм, называется он цилиндрический редуктор. Что это такое? Каких видов бывает? Для чего конкретно он служит?

Что такое редуктор цилиндрический

Название цилиндрический редуктор появилось вовсе не от цилиндрической формы агрегата. Своим названием редуктор обязан цилиндрической схеме работы механизма. Внутри редуктора расположены несколько передаточных колес, имеющих цилиндрическую или коническую форму.

Слово редуктор является транслитерацией латинского слова reductor, что означает отводящий (приводящий) назад. Таким образом дается представление об основной способности редукторов. Передача в редукторах бывает прямая, цепная либо зубчатая.

Редуктором цилиндрическим называется механизм, созданный с целью передачи и преобразования крутящего момента. Данный механизм способен эффективно преобразовывать высокую угловую скорость. Преобразование происходит в более низкую скорость. При подсоединении к конструкции непосредственно мотора редуктор называется еще и цилиндрический мотор редуктор. Передача крутящего момента происходит в разных плоскостях и под разным углом валов друг к другу. В параллельной плоскости движения валов зубчатых цилиндрических редукторах выделяют:

Прямозубый цилиндрический редуктор и
Косозубый цилиндрический редуктор

Прямозубый цилиндрический редуктор выполняется с прямой формой зубьев вращательного элемента. Благодаря этому процесс зацепления происходит по всей длине зуба. Такие прямозубые передачи применяются в редукторах открытого типа. Прочное зацепление обеспечивает высокую мощность, однако приводит к преждевременному износу крутящих элементов (например, самих зубьев). При расчете цилиндрического прямозубого редуктора также учитывается повышенный шум, который создают при вращение зубья редуктора. Выделяются одноступенчатый прямозубый цилиндрический редуктор, двухступенчатый, трехступенчатый и так далее. Ступени означают количество передач в редукторе.

Косозубые цилиндрические редукторы отличаются непрямой формой зубьев, что позволяет производить постепенный захват каждого последующего зуба. Снижается шум и вибрации. Увеличивается коэффициент полезного действия. Выполнение вращения вала при такой передаче происходит с меньшим усилием. Выделяется одноступенчатый цилиндрический косозубый редуктор, а также двухступенчатый, трехступенчатый и так далее.

Конструктивные особенности

Плоскостное различие в размещении валов является не существенным. Основными факторами различия являются внутренние конструктивные особенности передачи крутящего момента. Среди цилиндрических редукторов конструктивно выделяют:

редуктор коническо-цилиндрический
редуктор червячно-цилиндрический

Коническо-цилиндрический редуктор

Коническо-цилиндрический редуктор является классическим видом цилиндрического редуктора. Основное назначение такого редуктора заключается в преобразовании или изменении скорости вращения валов. Коническая форма рабочих частей позволяет также эффективно передавать крутящий момент от одного вала к другому независимо от угла подведения. Цилиндрический редуктор конического типа характеризуется высоким коэффициентом полезного действия и надежность в работе. Данные свойства агрегата напрямую влияют на технические характеристики механизма, в котором установлен редуктор. Например, от количесва передач в механизме зависит производительность. Поэтому выделяют одноступенчатый цилиндрический редуктор и многоступенчатые редукторы.

Показательным примером такого редуктора является горизонтальный цилиндрический одноступенчатый редуктор. Применяется такой редуктор при следующих условиях:

Постоянная нагрузка
Переменная нагрузка
Длительный режим работы
Кратковременный режим работы
Вращение валов в разные стороны

Частота вращения цилиндрического редуктора не должна номинально превышать скорость в 1800 об/мин. Габариты такого редуктора отличаются малыми компактными размерами и весом всего до 250 килограмм.

Редуктор червячно-цилиндрический

Редуктор червячно-цилиндрический является конструктивной разновидностью классического цилиндрического редуктора. Как правило, данный цилиндрический редуктор собирается в вертикальной плоскости и состоит из мотора-редуктора и вала, которому он передает крутящий момент. Однако возможно и горизонтальное исполнении. Исполняется это прямым крепежом, либо через специальный фланец. От вида прикрепления зависят некоторые характеристики работы механизма.

Вариант прямого соединения подразумевает жесткий ход вала. Это возможно благодаря соединительной муфте. Она соединяет пусковой вал со специальной многозаходной червячной ступенью. Таким образом цилиндрический редуктор получает прирост коэффициент полезного действия без дополнительных энергозатрат, связанных с пуском механизма. Однако по сравнению с коническим редуктором данная червячная передача имеет относительно низкий коэффициент полезного действия. Поэтому используются такие редукторы только при повторно-кратковременных режимах работы механизма.

Крайне редко червячная передача встречается в двухступенчатыч цилиндрических редукторах. Причина – низкий коэффициент полезного действия и дороговизна производства. Чаще встречаются трехступенчатые цилиндрические редукторы которые конструктивно отличаются не только количеством ступеней, но и в наличием соосности.

Цилиндрический редуктор червячно-цилиндрического типа предназначен для восприятия высоких аксиальных и радиальных нагрузок. При этом производительные характеристики агрегата не меняются. Особенно стабильно редуктор работает на тихом ходу. Основным достоинством такой системы передачи крутящего момента является его относительная бесшумность.

Цилиндрические редукторы постоянного тока

Данный подвид редукторов не является новаторским с точки зрения конструкции. Его огромное преимущество заключается в другом. Редуктор постоянного тока чрезвычайно надежен с точки зрения пусковых характеристик. Цилиндрический редуктор такого типа характеризуется стабильной работой при перегрузках.

Понятие соосности в цилиндрических редукторах

Расстояние между осями редуктора тоже играет немаловажную роль. Так, например, двухступенчатый соосный цилиндрический редуктор является более надежным и производительным. Объясняется это понятием соосности, то есть меньшим расстоянием между осями валов (входного и выходного), чем расстояние межосевых передач (ступеней). Соосные редукторы выпускаются с прямым углом подведения валов.

Преимуществом соосной системы редукторов можно назвать недогруженность быстроходного вала, что естественным образом увеличивает его мощность, а значит и коэффициент полезного действия. Среди недостатков можно отметить некоторую усложненность конструкции редуктора, особенно его быстроходного вала.

Таблица коэффициента полезного действия цилиндрических редукторов

Тип редуктора	КПД, %
Коническо-цилиндрический редуктор одноступенчатый	98
Коническо-цилиндрический редуктор двухступенчатый	97
Коническо-цилиндрический редуктор трехступенчатый	96
Коническо-цилиндрический редуктор четырехступенчатый	95

Применение цилиндрических редукторов

Благодаря своим положительным показателям цилиндрические редукторы нашли свое применение в: машиностроении, автомобилестроении. Применяются редукторы в приводах оборудования, использующего валы. Мешалки, экструдеры, измельчители, станки по металлу и прочее оборудование.

В качестве ограничений для применения цилиндрических редукторов можно назвать: необходимость достижения плавного хода механизма, сохранение малых габаритов при большом передаточном числе ступеней.

myfta.ru