Устройство цилиндрического редуктора: Устройство и функционирование цилиндрического редуктора

Устройство и функционирование цилиндрического редуктора

Цилиндрический редуктор — механическое устройство, предназначенное для снижения скорости вращения и увеличения крутящего момента на выходном валу. Применяется в электрических, пневматических и гидравлических приводах промышленного оборудования различного назначения. Считается одним из самых распространенных типов редукторов, отличается высоким КПД и простотой конструкции передач.

Принцип действия и область применения

Цилиндрический редуктор включает в себя одну или несколько последовательно соединенных механических передач, состоящих из шестерней и зубчатых колес, размещенных на валах. При приложении крутящего момента к входному валу он начинает вращаться, приводя в движение размещенную на нем шестерню. Благодаря сцеплению с зубчатым колесом, которое имеет больший диаметр, начинает вращаться вал, на котором оно размещено. При этом угловая скорость уменьшается, а крутящий момент пропорционально возрастает.

В случае многоступенчатой схемы редуктора крутящий момент передается на промежуточный, а затем на конечный вал. Все конструктивные элементы размещены в едином корпусе, заполненном смазочными материалами, снижающими силы трения между шестернями.

Основная область применения цилиндрических редукторов — приводы следующих промышленных механизмов:

• Системы автоматизации и управления.

• Подъемное и тяговое оборудование.

• Приводы строительных машин и механизмов.

• Конвейерный транспорт и насосные установки.

• Измельчительное оборудование.

• Прессы.

Благодаря высокому КПД, цилиндрические редукторы могут использоваться в приводах практически любого оборудования, но только в том случае, если не предъявляются жесткие требования по габаритам, так как установки этого класса имеют внушительные размеры.

Преимущества и недостатки

Конструкция цилиндрического редуктора определила целый ряд плюсов механизма, а именно:

• Способность передавать большую мощность практически без потерь и создавать высокий крутящий момент.

• Обладает одним из лучших показателей КПД среди других редукторов. Коэффициент полезного действия может достигать 98%.

• Возможность эксплуатации с неравномерной нагрузкой, с частыми пусками и остановками, в длительном режиме.

• Отсутствие эффекта самоторможения, позволяющее проворачивать выходной вал вручную при выключенном двигателе.

• Невысокий нагрев корпуса и основных конструктивных элементов при работе.

• Сравнительно небольшой люфт выходного вала, обеспечивающий высокую кинетическую точность цилиндрического редуктора.

• Высокая надежность и соответствующий рабочий ресурс механизма, который может превышать 25 тысяч часов.

• Высокая вариативность основных рабочих узлов позволяет подобрать или собрать цилиндрический редуктор практически под любую задачу.

Для объективности отметим и недостатки механизмов этого класса:

• Невысокое передаточное число ступени редуктора. Максимальное значение не может превышать 1 к 6,3. Для увеличения показателя потребуется реализация многоступенчатой схемы редуцирования.

• Значительные габаритные размеры у установок с высоким передаточным числом.

• При работе цилиндрический редуктор создает существенный шум.

• Отсутствие самоторможения также несколько ограничивает сферу применения или требует применения специальных тормозящих устройств.

Следует сказать, что благодаря простоте конструкции цилиндрический редуктор отличается вполне невысокой стоимостью.

Основные виды цилиндрических редукторов

В зависимости от назначения и требуемых технических характеристик цилиндрический редуктор может комплектоваться несколькими ступенями передачи с шестернями различного типа. Чаще всего в механизме используют прямые, косозубые и конические шестерни. По конструкции различают несколько основных видов механизмов, получивших применения в различных типах привода.

Цилиндрические соосные редукторы

У редукторов этого класса входной и выходной валы находятся на одной оси. Благодаря этому существенно упрощается компоновка привода. Отметим, что соосные цилиндрические редукторы никогда не бывают одноступенчатыми. Для возвращения выходного вала на входную ось требуется минимум 2 ступени передач.

Производители предлагают большой перечень модификаций различной мощности от нескольких десятых ватта до сотен киловатт. Благодаря этому соосные редукторы получили широкое применение как в системах автоматизации и телеуправления, так и в мощных промышленных приводах производственного и подъемного оборудования.

Конические цилиндрические редукторы

Такой тип механизмов применяется при необходимости обеспечить пересечение осей входного и выходного валов. Обычно эти элементы располагаются под углом 90 градусов. Производители предлагают модификации в горизонтальном и вертикальном исполнении.

Конический цилиндрический редуктор имеет многоступенчатую схему. Причем в качестве первой ступени выступает именно коническая передача. Благодаря этому обеспечивается большая плавность работы при преобразовании большой угловой скорости и крутящего момента, передаваемого от приводного двигателя.

Следует отметить и полную взаимозаменяемость с редукторами червячного типа, что существенно расширяет сферу применения устройства.

Одноступенчатые механизмы

Наиболее простой тип цилиндрических редукторов, отличающийся невысоким передаточным числом. Как уже говорилось, максимальное значение ограничивается показателем 1/6,3, поэтому сфера применения этого оборудования ограничена. Используется в приводах, для которых не требуется значительное снижение скорости выходного вала.

Оборудование может поставляться с различным расположением валов, но редуктор такого класса не может быть соосным. Не применяется одноступенчатая схема и в конических цилиндрических редукторах. Простая конструкция механизма существенно упрощает техническое обслуживание и повышает срок службы оборудования.

Двухступенчатые установки

Двухступенчатые цилиндрические редукторы получили наибольшее распространение. Такая конструкция позволяет увеличить передаточное число механизма без существенного увеличения габаритов. Состоит из 3 валов с шестернями. На первой быстроходной ступени чаще всего используют косозубые шестерни, позволяющие повысить надежность механизма за счет большей площади сцепления.

На что обращать внимание при выборе цилиндрических редукторов

При выборе цилиндрических редукторов обращайте внимание на следующие характеристики:

При установке приводов в рабочих помещениях не лишним будет обратить внимание и на уровень создаваемого при работе шума.

Циліндричний редуктор: особливості конструкції | Статті компанії «Перша Редукторна Компанія»

У більшості механізмів, які приводяться в рух за допомогою електричного двигуна, використовуються циліндричні редуктори, які перетворюють крутний момент і є посередницькою ланкою між двигуном і робочим агрегатом.

Даний тип редукторів широко поширений в різних сферах завдяки своїм характеристикам, простоті монтажу і обслуговування, низькою вартістю.

 

Використання циліндричних редукторів

Якщо говорити простими словами – циліндричний редуктор-це механізм, який знижує швидкість обертання електродвигуна і при цьому підвищує потужність приводу. Зменшити число оборотів двигуна можна і за допомогою частотного перетворювача, однак, для деяких механізмів потрібна низька частота, яку з допомогою регулювання частоти досягти неможливо.

Наприклад, конвеєр на якому-небудь підприємстві повинен рухатися зі швидкістю 1 метр в хвилину. Знизити частоту обертання електродвигуна до такого значення тільки одним частотним перетворювачем неможливо.

У цьому випадку використовується циліндричний редуктор з великим передавальним числом, такий як двоступінчастий редуктор циліндричний або редуктор циліндричний триступеневий.

Застосовується даний вид редуктора в таких сферах:

• У різних промислових галузях, наприклад в приводах обертових печей, приводи конвеєрів і в іншому рухомим обладнанні. Промислові редуктора відрізняються високим передавальним числом і габаритами.
• У підйомному обладнанні, такому як підйомні крани, лебідки. Побачити багато циліндричних редукторів можна в портах, на вантажно-розвантажувальних майданчиках складів і виробництв.
• У домашньому господарстві. Наприклад, такий тип приводу використовується для забезпечення руху автоматичних воріт, для домашніх млинів, бетономішалок та іншого обладнання. Такі редуктора мають низьке передавальне число і мають невеликі габарити.
• В автомобілебудуванні. Коробка перемикання передач є по суті циліндричним редуктором з рухомим проміжним валом, який регулює крутний момент, що передається від двигуна до шасі.

 

Конструкція циліндричних редукторів

Розглянемо пристрій циліндричного редуктора різних модифікацій. Найпростішим механізмом такого типу є одноступінчатий редуктор з паралельним розташуванням валів. Він складається з:

• Корпусу, який у невеликих редукторах виготовлений з звареної сталі, а великогабаритних з литого чавуну.
• Ведучого і веденого валів, виготовлених із сталі.
• Підшипників, число яких залежить від кількості валів і конструкції механізму.
• Шестернею, які знаходяться в зачепленні. Саме завдяки різним числом зубців відбувається зміна частоти обертання.
• Системи змащування, завдяки якій механізм працює плавно, шестірні і підшипники не виробляються.

На відміну від застосовуваних в Україні черв’ячних мотор редукторів, циліндричний зубчастий редуктор може обертатися в обидві сторони, тому, ведучий і ведений вали є взаємозамінними. Обмеження можуть бути у випадку, коли на вихідному валу застосовується спеціальна муфта для кріплення до рухомого обладнання.

Корпус механізму є важливою частиною, так як на ньому закріплені рухомі елементи. При великих навантаженнях частина з них припадає саме на корпус редуктора.

Якщо при лиття або зварюванні корпусу з’явилися мікротріщини, або відхилення від заданих габаритів – пристрій може прийти в непридатність, до закінчення гарантійного строку експлуатації. Що б уникнути цього, виробники перевіряють корпусу після виготовлення і вибраковують вироби з дефектом.

У корпусі крім валів і підшипників розташовується система змащення, яка може бути:

• Змащення розбризкуванням. Це найпоширеніший метод змащення редуктора, при якому масло, розташоване в картері механізму, розбризкується на шестірні і підшипники при роботі пристрою.
• Примусова змазка. У цьому випадку використовується додаткове обладнання у вигляді маслонасоса з трубками, по яких циркулює змазка. Примусова система використовується у випадках, коли необхідно додатково охолодити редуктор і відвести надлишки тепла. Також, такий метод застосовується у великогабаритних механізми, які неможливо змастити методом розбризкування.
• Мастило зануренням. В цьому випадку всі рухомі частини редуктора повністю занурені в масло. Недоліком цього методу є те, що необхідно використовувати додатковий розширювальний бак, у який буде переміщатися мастило при нагріванні і розширення.

 

Переваги і недоліки циліндричного редуктора

Головною перевагою, якою володіє одноступінчатий редуктор циліндричний – це високий, до 98% коефіцієнт корисної дії. Цей показник вищий, ніж в редуктора червячно циліндричного і простого черв’ячного редуктора. Високий ККД дозволяє максимально використовувати крутний момент електродвигуна без втрати потужності і економити електроенергію.

З інших перевагу варто відзначити:

• Висока точність, яка забезпечується мінімальним люфтом вихідного валу. Таке обладнання можна застосовувати в високоточних пристроях, наприклад, у верстатах з ЧПУ
• Низьку тепловіддачу, при якій не потрібно додаткове обладнання для охолодження. Завдяки високому ККД, вся енергія йде на передачу крутного моменту і не нагріває систему.
• Циліндричні редуктори, на відміну від черв’ячних, без пошкоджень переносять часті запуски і зупинки, що дозволяє використовувати їх в механізмах, які часто змінюють режим роботи, наприклад, підйомних механізмах.
• Можливість вибору необхідної частоти крутного моменту і потужності, яка забезпечується різними видами шестернею, які відрізняються передавальним числом.
• Підвищену надійність і термін експлуатації.

 

Обслуговування та ремонт циліндричних редукторів

При монтажі редуктора необхідно ретельно відрегулювати його розташування щодо двигуна і веденого обладнання. У разі використання мотор-редуктора, який представляє собою збірку з електродвигуна і редуктора, суміщення регулюється при виробництві. Слід уникати перекосів, які приведуть до порушення режиму роботи і механізму виходу з ладу. Також слід забезпечити надійне кріплення приводу до рами конструкції для виключення люфту і вібрації при використанні.

При експлуатації слід регулярно перевіряти рівень мастила в механізмі, виявляти і усувати витік масла. Вона миє виникнути у разі появи тріщин корпусу, ослабленні кріплення сальников або їх зносу. Для змащення необхідно використовувати спеціальні ПММ, які називаються редукторными маслами.

Виявити несправність можна при появі:

• Підвищеного нагріву при роботі пристрою;
• Появі стороннього шуму;
• Підвищеної вібрації.

Ремонт редуктора проводиться при відключеному електричному обладнанні. Він може бути як плановими, так і строковим. У разі виходу з ладу, елементи механізму замінюються.

Інші статті

Что это такое и где они используются?

Вы здесь: Главная / Часто задаваемые вопросы + основы / Косозубые шестерни: что это такое и где они используются?

22 ноября 2017 г. By Danielle Collins Оставить комментарий

Косозубые и цилиндрические зубчатые колеса являются двумя наиболее распространенными типами зубчатых колес и могут использоваться во многих одинаковых приложениях. Цилиндрические зубчатые колеса просты и недороги в производстве, но косозубые зубчатые колеса имеют ряд важных преимуществ по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.

---

Изображение предоставлено Linn Gear Co.

Зубья косозубой шестерни расположены под углом (относительно оси шестерни) и имеют форму спирали. Это позволяет зубам сцепляться постепенно, начиная с точечного контакта и перерастая в линейный контакт по мере продвижения зацепления. Одним из наиболее заметных преимуществ косозубых зубчатых колес по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами является меньший уровень шума, особенно на средних и высоких скоростях. Кроме того, в косозубых передачах несколько зубьев всегда находятся в зацеплении, что означает меньшую нагрузку на каждый отдельный зуб. Это приводит к более плавному переходу усилий от одного зуба к другому, что снижает вибрации, ударные нагрузки и износ.

Но угол наклона зубьев также вызывает скользящий контакт между зубьями, который создает осевые силы и тепло, снижая эффективность. Эти осевые силы играют важную роль при выборе подшипников для косозубых передач. Поскольку подшипники должны выдерживать как радиальные, так и осевые усилия, для косозубых передач требуются упорные или роликовые подшипники, которые обычно крупнее (и дороже), чем простые подшипники, используемые с цилиндрическими зубчатыми колесами. Осевые силы изменяются пропорционально величине тангенса угла винтовой линии. Хотя больший угол наклона обеспечивает более высокую скорость и более плавное движение, угол подъема обычно ограничивается 45 градусами из-за возникновения осевых сил.

---

Осевым нагрузкам, создаваемым косозубыми зубчатыми колесами, можно противодействовать с помощью двойных косозубых или шевронных зубчатых колес. Эти устройства имеют вид двух косозубых шестерен с противоположными стрелами, установленными спиной к спине, хотя на самом деле они изготовлены из одной и той же шестерни. (Разница между этими двумя конструкциями заключается в том, что двойные косозубые шестерни имеют канавку посередине, между зубьями, тогда как шестерни с елочкой не имеют. ) Такое расположение компенсирует осевые силы на каждом наборе зубьев, поэтому можно использовать больший угол наклона спирали. . Это также устраняет необходимость в упорных подшипниках.

Шестерни типа «елочка» и двойные косозубые шестерни имеют два набора зубьев, противоположных сторон, врезанных в одну шестерню. Изображение предоставлено: Roy Beardmore

---

Помимо более плавного движения, более высокой скорости и меньшего шума, еще одним преимуществом косозубых зубчатых колес по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами является возможность использования как с параллельными, так и с непараллельными (перекрестными) валами. Косозубые шестерни с параллельными валами требуют того же угла наклона спирали, но противоположных сторон (т. Е. Правосторонние зубья против левосторонних зубьев).

Шестерни с параллельными валами имеют противоположные стороны, а шестерни с перпендикулярными валами — одну и ту же сторону. Изображение предоставлено: JC Leonard

Когда используются скрещенные косозубые шестерни, они могут быть как одного, так и противоположного направления. Если шестерни имеют одинаковые стрелки, сумма углов спирали должна равняться углу между валами. Наиболее распространенным примером этого являются скрещенные косозубые шестерни с перпендикулярными (то есть 90-градусными) валами. Обе шестерни имеют одинаковую стрелку, а сумма их углов винтовой линии равна 90 градусов. Для конфигураций с противоположными стрелками разница между углами спирали должна равняться углу между валами. Перекрещенные косозубые шестерни обеспечивают гибкость конструкции, но контакт между зубьями ближе к точечному контакту, чем к линейному контакту, поэтому они имеют меньшие силовые возможности, чем конструкции с параллельным валом.

Косозубые шестерни часто являются выбором по умолчанию в приложениях, которые подходят для цилиндрических шестерен, но имеют непараллельные валы. Они также используются в приложениях, требующих высоких скоростей или высокой нагрузки. Независимо от нагрузки или скорости, они обычно обеспечивают более плавную и тихую работу, чем цилиндрические зубчатые колеса.

Рубрики: Часто задаваемые вопросы + основы, Рекомендуемые, Gears + Gearing

Все о косозубых зубчатых колесах: что это такое и как они работают

Косозубые зубчатые колеса — это компоненты силовой передачи, которые в основном используются для уменьшения скорости и увеличения крутящего момента между вращающимися валами. По сути, их можно разделить на две группы: те, которые передают мощность между параллельными валами, и те, которые передают мощность между непараллельными валами, обычно называемые шестернями с поперечными осями. Хотя косозубая шестерня в разрезе имеет ту же форму эвольвентного зуба, что и прямозубая шестерня, она срезана под углом к ​​вращению заготовки шестерни. Этот угол известен как угол спирали. Здесь описаны косозубые шестерни, а также обсуждение их работы и общих применений.

Основы работы с винтовой передачей

Цилиндрическое зубчатое колесо технически представляет собой косозубое колесо с углом наклона спирали 0°. Для винтовых зубчатых колес углы наклона винтовой линии обычно составляют от 15 до 30 °. Стандартная форма зуба шестерни идентифицируется как эвольвентная шпора 20°. Когда-то эвольвентные цилиндрические зубчатые колеса 14-1/2° были обычным явлением, но это уже не так. Эти последние обозначения степени относятся к углу давления зуба, линии контакта, которой следуют два зуба, когда они входят в зацепление и выходят из него. Только для эвольвентных зубчатых колес угол зацепления остается неизменным на всем протяжении зацепления отдельных зубьев. Гениальность эвольвентной формы зуба заключается в том, что она обеспечивает теоретически постоянное соотношение скоростей, даже если межцентровые расстояния не установлены идеально. Эту потребность в постоянном передаточном отношении иногда называют фундаментальным законом зубчатой ​​передачи.

Лучший способ понять косозубую шестерню — представить себе множество одинаковых прямозубых шестерен, вырезанных из бумаги и склеенных вместе так, чтобы каждый последующий слой немного продвигался вперед по сравнению с предыдущим. Чтобы такая система работала, сопряженная шестерня должна располагаться слоями в противоположном направлении. Таким образом, сопрягающиеся косозубые шестерни на параллельных валах обязательно бывают правовинтовыми и левовинтовыми.

Рукоятка приводит к осевым нагрузкам, которые не создаются сопряженными прямозубыми шестернями. Конструкции, использующие косозубые шестерни, должны справляться с осевой нагрузкой за счет использования шариковых или роликовых подшипников, способных выдерживать осевую нагрузку.

Шестерни типа «елочка»

предлагают метод устранения тяги на основе зубчатых передач. Половина лица разрезается одной рукой, а другая половина разрезается противоположной рукой, эффективно уравновешивая усилие, создаваемое шестерней. В зависимости от метода производства, используемого для изготовления таких двойных косозубых шестерен, может потребоваться центральная желобка для зазора инструмента или зубья могут быть расположены в шахматном порядке.

Исключением для хиральности являются шестерни с поперечной осью, у которых валы расположены перпендикулярно. В этих случаях две шестерни будут одной рукой. Валы косозубых передач могут пересекаться под любым углом.

Преимущества

Снова рассматривая бумажную модель, легко увидеть, что каждый слой цилиндрического зубчатого колеса сопрягается со своей спичкой незадолго до того, как следующий слой входит в контакт, отличие от цилиндрических зубчатых колес, где контакт происходит в один и тот же момент по всей поверхности зуба. Поскольку ширина каждого зуба больше, в любой момент времени контактирует больше зубов. Таким образом, косозубые шестерни передают нагрузки более плавно, чем прямозубые. Это приводит к большей грузоподъемности, более тихой работе и более высокой скорости.

Из-за осевых нагрузок и повышенного трения скольжения между зубьями косозубые шестерни работают с меньшим КПД, чем прямозубые.

Приложения

Звук, издаваемый автомобилем с механической коробкой передач при движении задним ходом, довольно хорошо демонстрирует бесшумность косозубых передач. Этот отчетливый вой связан с использованием цилиндрических шестерен для заднего хода (поэтому они могут быть «сдвинуты» — все остальные шестерни находятся в постоянном зацеплении). Косозубые шестерни используются для передних скоростей и заметно тише. В некоторых полноприводных раздаточных коробках используются цилиндрические шестерни для низкого диапазона, когда скорость низкая и шум не вызывает возражений.

Промышленные редукторы

доступны как с цилиндрическими, так и с косозубыми передачами. Дебаты о том, что использовать, сосредоточены на деталях приложения. Там, где шум вызывает беспокойство, целесообразно использовать косозубые передачи, особенно если зубчатая передача будет работать на средних и высоких скоростях. Там, где пространство ограничено или важен вес, цилиндрические зубчатые передачи могут быть лучшим решением, поскольку требования к упорным подшипникам сведены к минимуму. Цилиндрические зубчатые колеса, как правило, менее затратны в производстве, чем косозубые, хотя разница незначительна. Затраты добавляются при проектировании более прочных опор/подшипников вала, необходимых для косозубых передач.

Это обсуждение предполагает наличие параллельных валов. Для поперечных валов выбор больше не между цилиндрическими и косозубыми зубчатыми колесами, а между косозубыми, коническими и червячными зубчатыми колесами. Косозубые передачи предлагают менее дорогое решение для передачи движения между скрещенными валами, но их способность передавать большие нагрузки меньше по сравнению с их возможностями на параллельных валах. Одним из распространенных применений косозубых зубчатых колес со скрещенными осями является зубчатая пара, используемая для привода распределителя автомобильного двигателя / вала масляного насоса.

Конические зубчатые колеса обеспечивают значительно большую производительность, чем косозубые, хотя и по более высокой цене. Червячные передачи имеют серьезные передаточные числа, но требуют регулирования температуры смазки из-за огромного трения скольжения, которое они производят.

Говоря о конических зубчатых колесах, косозубые формы зубьев часто используются для производства так называемых спирально-конических зубчатых колес. Информацию об этих компонентах можно найти в нашей сопутствующей статье о конических зубчатых колесах.

Шестерни типа «елочка»

иногда могут быть заменены прямозубыми прямозубыми шестернями, но более сложное производство делает их более дорогостоящими. Шестерни типа «елочка» почти всегда используются в очень больших трансмиссиях, таких как корабельные главные редукторы.

Как правило, шестерни изготавливаются из чугуна марки AGMA 20, при этом доступны более высокие марки для повышения прочности при повышенных затратах. Сталь часто используется в качестве материала шестерни, зацепляющейся с чугунной шестерней, чтобы обеспечить лучший баланс износа компонентов. Термическая обработка может привести к деформации зубчатых колес, поэтому ее обычно используют только для зубчатых колес из легированных сталей. Шлифование после термической обработки может улучшить профиль зубьев. Бронза также используется для изготовления шестерен. Различные пластмассы также используются для изготовления шестерен, иногда в качестве шестерни, которая сопрягается с чугунной или стальной шестерней.