Все о редукторах. Справочная информация
Классификация, основные параметры редукторов
Цилиндрические редукторы
Червячные редукторы
Планетарные редукторы
Конические редукторы
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней
Конструкция и назначение редуктора
Особенности редукторов по виду механических передач
Количество ступеней редуктора
Входные и выходные валы редукторов
Срок службы редуктора
Устройство редуктора
Монтажное исполнение
Как подобрать редуктор? Простые правила и примеры расчета
Передаточное отношение и как его определить?
Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.
Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.
Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.
Классификация, основные параметры редукторов
В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).
Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.
Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.
Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы
Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:
А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей
Червячные редукторы
Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На
В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.
Передаточное отношение | Число заходов червяка | Число зубов колеса |
7-8 | 4 | 28-32 |
9-13 | 3-4 | 27-52 |
14-24 | 2-3 | 28-72 |
15-27 | 2-3 | 50-81 |
28-40 | 1-2 | 28-80 |
40 | 1 | 40 |
Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:
А) Редуктор с нижним расположением червяка
В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)
Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм. Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени.
Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:
Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.
Планетарные редукторы
Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм. Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:
А) сателлиты
Б) солнечная шестерня
В) водило
Г) кольцевая шестерня
Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.
Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.
В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.
Конические и цилиндро-конические редукторы
Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.
На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:
А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.
Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.
В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.
Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.
Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:
Тип редуктора | Количество ступеней | Тип механической передачи | Расположение тихоходного и быстроходного валов |
Цилиндрический | Одна ступень | Одна или несколько цилиндрических передач | Параллельное |
Две ступени; три ступени | Параллельное или соосное | ||
Четыре ступени | Параллельное | ||
Конический | Одна ступень | Одна коническая передача | Пересекающееся |
Коническо-цилиндрический | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач | Пересекающееся или скрещивающееся |
Червячный | Одна ступень; две ступени | Одна или две червячные передачи | Скрещивающееся |
Параллельное | |||
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | Две ступени; три ступени | Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача | Скрещивающееся |
Планетарный | Одна ступень; две ступени; три ступени | Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов | Соосное |
Цилиндрическо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач | Параллельное или соосное |
Коническо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Пересекающееся |
Червячно-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Скрещивающееся |
Волновой | Одна ступень | Одна волновая передача | Соосное |
Конструкция и назначение редуктора
Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.
В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.
Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.
Особенности редукторов по виду механических передач
Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.
Цилиндрическая передача – является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.
а) Прямозубая цилиндрическая передача
б) Косозубая цилиндрическая передача
в) Шевронная цилиндрическая передача
г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением
Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.
а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом
б) Коническая зубчатая передача с косым зубом
в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом
г) Коническая гипоидная передача
Червячная передача – позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.
Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.
а) Червячная передача с цилиндрическим червяком
б) Червячная передача с глобоидным червяком
в) Спироидная передача
г) Тороидно-дисковая передача
д) Тороидная передача внутреннего зацепления
Волновая передача – прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.
1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями
2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора
3) Генератор волн
Количество ступеней редуктора
Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.
Входные и выходные валы редукторов
В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.
Срок службы редуктора
Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.
Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:
Тип передачи редуктора | Гарантированный ресурс в часах |
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая | более 25000 |
Волновая, червячная, глобоидная | более 10000 |
Устройство редуктора
Основными элементами редуктора являются:
1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является — сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.
Монтажное исполнение
Соосный редуктор — входной и выходной вал находятся на одной оси
Червячный редуктор — входной и выходной вал находятся под прямым углом
Цилиндрический редуктор — входной и выходной вал находятся на параллельных осях
Коническо-цилиндрический редуктор — входной и выходной вал перекрещиваются
Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов
Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки
Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.
Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:
- выбор редуктора по типу механической передачи
- определение габарита (типоразмера) редуктора
- определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
- определение температурного режима редуктора
На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.
На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.
Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.
Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.
Как выбрать редуктор?
Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.
Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:
где:
M2 — выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 — подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd — динамический КПД редуктора (%)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.
где:
n1 — частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i — передаточное отношение редуктора
Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.
где:
M2 max — максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 — номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)
Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.
При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час — сервис фактор может выбираться: sf = 1.
При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час — сервис фактор выбирается: sf = 1,5.
При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.
Передаточное отношение и как его определить?
Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора — это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.
tumen-reduktor.artesk.ru
Планетарный редуктор — Википедия
Планетарный редуктор.Опорное звено эпицикл заблокировано на корпус редуктора.
Планета́рный реду́ктор, дифференциа́льный реду́ктор (от лат. differentia – разность, различие) — один из классов механических редукторов. Редуктор называется планетарным из-за планетарной передачи, находящейся в редукторе, передающей и преобразующей крутящий момент.
Колёсный редуктор военного автомобиля МАЗ-7310. Водило с сателлитами снятыКонструкция[править | править код]
Механической основой планетарного редуктор может быть планетарная передача любой формы и состава. Принципиальная возможность работы планетарной передачи в режиме редуктора не зависит от формата распределения функций между тремя её основными звеньями (солнцем, водилом и эпициклом): любое звено может быть выбрано конструкторами как ведущее, и любое как ведомое. Но при этом, наличие у планетарной передачи двух степеней свобод требует снятия одной степени свободы для её работы в качестве редуктора; эта задача решается посредством блокировки третьего звена на корпус редуктора, а само звено получает название «опорное звено».
Уникальные особенности[править | править код]
В контексте сравнения планетарной передачи с любыми другими типами зубчатых передач под использование их в качестве редуктора, таковыми особенностями являются: соосность входящего и исходящего потока мощности (например, валов) даже на однорядной планетарной передаче; возможность выбора из шести передаточных отношений даже на простой трёхзвенной планетарной передаче; две степени свободы любой планетарной передачи; возможность получения больших передаточных отношений в условиях ограниченного поперечного габарита.
Типы планетарных редукторов и их применение[править | править код]
Шуруповёрт в разобранном виде. Справа видны сателлиты и эпицикл первой скорости редуктора.Планетарный редуктор с одной степенью свободы[править | править код]
Конструкция таковых предполагает, что опорное звено всегда постоянно заблокированно на корпус редуктора. При этом для любого простого (трёхзвенного) планетарного механизма возможны шесть вариантов распределения ролей между основными звеньями, каждый из которых даёт своё передаточное отношение. Из этих шести передаточных отношений три могут примяться для редукции (передаточное отношение больше единицы) и три для мультипликации (передаточное отношение меньше единицы). Выбор того или иного варианта обусловлен необходимой кинематикой соединения с соседними элементами трансмиссии и нужным значением передаточного отношения, которое в разных вариантах может отличаться в разы.
Для планетарного редуктора, выполненного на основе простого планетарного механизма схемы , на практике возможны следующие варианты:
- Вариант 1: ведущее звено — солнце; ведомое звено — водило; опорное звено — эпицикл.
- Вариант 2: ведущее звено — водило; ведомое звено — солнце; опорное звено — эпицикл.
- Вариант 3: ведущее звено — эпицикл; ведомое звено — водило; опорное звено — солнце.
- Вариант 4: ведущее звено — водило; ведомое звено — эпицикл; опорное звено — солнце.
- Вариант 5: ведущее звено — солнце; ведомое звено — эпицикл; опорное звено — водило.
- Вариант 6: ведущее звено — эпицикл; ведомое звено — солнце; опорное звено — водило.
Наиболее глубокую редукцию в схеме СВЭ даёт Вариант 1 (с солнца на водило), наиболее слабую — Вариант 3 (с эпицикла на водило). Некое промежуточное значение редукции с обязательным противовращением даёт Вариант 5 (с солнца на эпицикл), но в силу разных причин его используют не часто (единственный известный пример — колёсные редукторы дорожных автомобилей МАЗ). Оставшиеся три варианта дают мультипликацию, в том числе одно передаточное отношение обратного вращения.
Планетарные редукторы с одной степенью свободы применяются в бортовых главных передачах гусеничных машин, в двухступенчатых главных передачах колёсных грузовых машин в ступицах ведущих колёс, в грузовых лебёдках и тельферах, в автомобильных стартёрах, в совмещённых планетарных мотор-редукторах. Общий принцип применения — требование компактности редуктора и соосности ведущего и ведомого валов. В грузовых лебёдках и тельферах могут применяться двух- и трёхрядные планетарные передачи, а общее передаточное отношение таких планетарных редукторов может быть порядка 100.
Планетарный редуктор с двумя степенями свободы[править | править код]
Конструктивно подобный планетарный редуктор может быть аналогичен планетарному редуктору с одной степенью свободы, с тем лишь отличием, что опорное звено здесь может быть разблокировано. При этом планетарная передача перестаёт выполнять редукцию и становится дифференциалом, а ввиду того, что в любом дифференциале мощность на ведомых звеньях выравнивается до минимально востребованной на любом их двух этих звеньев, настоящее ведомое звено перестаёт передавать сколь-либо существенную мощность по кинематической цепи трансмиссии и останавливается, а вращается только разблокированное опорное звено. К подобным редукторам относится термин «дифференциальный редуктор».
Применяются в однорадиусных механизмах поворота гусеничных машин, где они одновременно выполняют функцию редукции и обеспечивают возможность плавного разрыва потока мощности. Также могут применяться везде, где требуется опция отключения потока мощности без необходимости остановки мотора или вала привода ведущего звена.
Многоскоростной планетарный редуктор[править | править код]
Многоскоростные планетарные редукторы допускают переключение между различными кинематическими цепями внутри себя, то есть, дают возможность использования разных передаточных отношений. Конструктивно это всегда реализуется через применение так называемых управляющих элементов: тормозов, блокировочных фрикционов, обгонных муфт. Наличие шести передаточных отношений даже на одном простом планетарном механизме теоретически допускает его использование в качестве минимально возможного, но фактически все многоскоростные планетарные редукторы выполнены либо на основе одного сложного планетарного механизма, либо на основе нескольких последовательно зацепленных простых (и сложных) планетарных механизмов. Число степеней свободы таких редукторов может быть 2 и более, общее число управляющих элементов может быть более десяти. Все многоскоростные планетарные редукторы имеют ту особенность, что взаимная блокировка их звеньев превращает их в прямую передачу, что может быть также использовано для расширения числа доступных скоростей.
В основном применяются в трансмиссиях транспортных машин: в двухрадиусных механизмах поворота гусеничных машин, в коробках передач и раздаточных коробках колёсных и гусеничных машин, где могут выполнять как функции делителя, овердрайва, ходоуменьшителя, так и функции основного набора передач включая реверс, независимо от общего числа скоростей. Также применяются в электроинструментах, где требуется возможность получения более одной скорости вращения.
Шарикоподшипниковый редуктор[править | править код]
Шарикоподшипник представляет пример планетарного редуктора, в котором водилом является сепаратор, функции солнечной шестерни выполняет внутреннее кольцо, функции коронной шестерни — наружное кольцо, а сателлиты — это шарики. С использованием обыкновенных шарикоподшипников могут быть сконструированы маломощные редукторы (для научных или измерительных приборов). Например, шарикоподшипниковые планетарные редукторы используются в конструкции верньера, применяемого для точной настройки радиостанции на нужную частоту приема/передачи.
ru.wikiyy.com
Планетарный редуктор Википедия
Планетарный редуктор.Опорное звено эпицикл заблокировано на корпус редуктора.
Планета́рный реду́ктор, дифференциа́льный реду́ктор (от лат. differentia – разность, различие) — один из классов механических редукторов. Редуктор называется планетарным из-за планетарной передачи, находящейся в редукторе, передающей и преобразующей крутящий момент.
Общее описание
Колёсный редуктор военного автомобиля МАЗ-7310. Водило с сателлитами снятыКонструкция
Механической основой планетарного редуктор может быть планетарная передача любой формы и состава. Принципиальная возможность работы планетарной передачи в режиме редуктора не зависит от формата распределения функций между тремя её основными звеньями (солнцем, водилом и эпициклом): любое звено может быть выбрано конструкторами как ведущее, и любое как ведомое. Но при этом, наличие у планетарной передачи двух степеней свобод требует снятия одной степени свободы для её работы в качестве редуктора; эта задача решается посредством блокировки третьего звена на корпус редуктора, а само звено получает название «опорное звено».
Уникальные особенности
В контексте сравнения планетарной передачи с любыми другими типами зубчатых передач под использование их в качестве редуктора, таковыми особенностями являются: соосность входящего и исходящего потока мощности (например, валов) даже на однорядной планетарной передаче; возможность выбора из шести передаточных отношений даже на простой трёхзвенной планетарной передаче; две степени свободы любой планетарной передачи; возможность получения больших передаточных отношений в условиях ограниченного поперечного габарита.
Типы планетарных редукторов и их применение
Шуруповёрт в разобранном виде. Справа видны сателлиты и эпицикл первой скорости редуктора.Планетарный редуктор с одной степенью свободы
Конструкция таковых предполагает, что опорное звено всегда постоянно заблокированно на корпус редуктора. При этом для любого простого (трёхзвенного) планетарного механизма возможны шесть вариантов распределения ролей между основными звеньями, каждый из которых даёт своё передаточное отношение. Из этих шести передаточных отношений три могут примяться для редукции (передаточное отношение больше единицы) и три для мультипликации (передаточное отношение меньше единицы). Выбор того или иного варианта обусловлен необходимой кинематикой соединения с соседними элементами трансмиссии и нужным значением передаточного отношения, которое в разных вариантах может отличаться в разы.
Для планетарного редуктора, выполненного на основе простого планетарного механизма схемы , на практике возможны следующие варианты:
- Вариант 1: ведущее звено — солнце; ведомое звено — водило; опорное звено — эпицикл.
- Вариант 2: ведущее звено — водило; ведомое звено — солнце; опорное звено — эпицикл.
- Вариант 3: ведущее звено — эпицикл; ведомое звено — водило; опорное звено — солнце.
- Вариант 4: ведущее звено — водило; ведомое звено — эпицикл; опорное звено — солнце.
- Вариант 5: ведущее звено — солнце; ведомое звено — эпицикл; опорное звено — водило.
- Вариант 6: ведущее звено — эпицикл; ведомое звено — солнце; опорное звено — водило.
Наиболее глубокую редукцию в схеме СВЭ даёт Вариант 1 (с солнца на водило), наиболее слабую — Вариант 3 (с эпицикла на водило). Некое промежуточное значение редукции с обязательным противовращением даёт Вариант 5 (с солнца на эпицикл), но в силу разных причин его используют не часто (единственный известный пример — колёсные редукторы дорожных автомобилей МАЗ). Оставшиеся три варианта дают мультипликацию, в том числе одно передаточное отношение обратного вращения.
Планетарные редукторы с одной степенью свободы применяются в бортовых главных передачах гусеничных машин, в двухступенчатых главных передачах колёсных грузовых машин в ступицах ведущих колёс, в грузовых лебёдках и тельферах, в автомобильных стартёрах, в совмещённых планетарных мотор-редукторах. Общий принцип применения — требование компактности редуктора и соосности ведущего и ведомого валов. В грузовых лебёдках и тельферах могут применяться двух- и трёхрядные планетарные передачи, а общее передаточное отношение таких планетарных редукторов может быть порядка 100.
Планетарный редуктор с двумя степенями свободы
Конструктивно подобный планетарный редуктор может быть аналогичен планетарному редуктору с одной степенью свободы, с тем лишь отличием, что опорное звено здесь может быть разблокировано. При этом планетарная передача перестаёт выполнять редукцию и становится дифференциалом, а ввиду того, что в любом дифференциале мощность на ведомых звеньях выравнивается до минимально востребованной на любом их двух этих звеньев, настоящее ведомое звено перестаёт передавать сколь-либо существенную мощность по кинематической цепи трансмиссии и останавливается, а вращается только разблокированное опорное звено. К подобным редукторам относится термин «дифференциальный редуктор».
Применяются в однорадиусных механизмах поворота гусеничных машин, где они одновременно выполняют функцию редукции и обеспечивают возможность плавного разрыва потока мощности. Также могут применяться везде, где требуется опция отключения потока мощности без необходимости остановки мотора или вала привода ведущего звена.
Многоскоростной планетарный редуктор
Многоскоростные планетарные редукторы допускают переключение между различными кинематическими цепями внутри себя, то есть, дают возможность использования разных передаточных отношений. Конструктивно это всегда реализуется через применение так называемых управляющих элементов: тормозов, блокировочных фрикционов, обгонных муфт. Наличие шести передаточных отношений даже на одном простом планетарном механизме теоретически допускает его использование в качестве минимально возможного, но фактически все многоскоростные планетарные редукторы выполнены либо на основе одного сложного планетарного механизма, либо на основе нескольких последовательно зацепленных простых (и сложных) планетарных механизмов. Число степеней свободы таких редукторов может быть 2 и более, общее число управляющих элементов может быть более десяти. Все многоскоростные планетарные редукторы имеют ту особенность, что взаимная блокировка их звеньев превращает их в прямую передачу, что может быть также использовано для расширения числа доступных скоростей.
В основном применяются в трансмиссиях транспортных машин: в двухрадиусных механизмах поворота гусеничных машин, в коробках передач и раздаточных коробках колёсных и гусеничных машин, где могут выполнять как функции делителя, овердрайва, ходоуменьшителя, так и функции основного набора передач включая реверс, независимо от общего числа скоростей. Также применяются в электроинструментах, где требуется возможность получения более одной скорости вращения.
Шарикоподшипниковый редуктор
Шарикоподшипник представляет пример планетарного редуктора, в котором водилом является сепаратор, функции солнечной шестерни выполняет внутреннее кольцо, функции коронной шестерни — наружное кольцо, а сателлиты — это шарики. С использованием обыкновенных шарикоподшипников могут быть сконструированы маломощные редукторы (для научных или измерительных приборов). Например, шарикоподшипниковые планетарные редукторы используются в конструкции верньера, применяемого для точной настройки радиостанции на нужную частоту приема/передачи.
См. также
Примечания
Ссылки
wikiredia.ru
Все о редукторах. Справочная информация
Классификация, основные параметры редукторов
Цилиндрические редукторы
Червячные редукторы
Планетарные редукторы
Конические редукторы
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней
Конструкция и назначение редуктора
Особенности редукторов по виду механических передач
Количество ступеней редуктора
Входные и выходные валы редукторов
Срок службы редуктора
Устройство редуктора
Монтажное исполнение
Как подобрать редуктор? Простые правила и примеры расчета
Передаточное отношение и как его определить?
Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.
Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.
Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.
Классификация, основные параметры редукторов
В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).
Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.
Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.
Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.
Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:
А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей
Червячные редукторы
Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.
В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.
Передаточное отношение | Число заходов червяка | Число зубов колеса |
7-8 | 4 | 28-32 |
9-13 | 3-4 | 27-52 |
14-24 | 2-3 | 28-72 |
15-27 | 2-3 | 50-81 |
28-40 | 1-2 | 28-80 |
40 | 1 | 40 |
Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:
А) Редуктор с нижним расположением червяка
Б) Редуктор с верхним расположением червяка
В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)
Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм. Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени.
Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:
Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.
Планетарные редукторы
Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм. Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.
Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:
А) сателлиты
Б) солнечная шестерня
В) водило
Г) кольцевая шестерня
Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.
Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.
В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.
Конические и цилиндро-конические редукторы
Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.
На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:
А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.
Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.
В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.
Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.
Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:
Тип редуктора | Количество ступеней | Тип механической передачи | Расположение тихоходного и быстроходного валов |
Цилиндрический | Одна ступень | Одна или несколько цилиндрических передач | Параллельное |
Две ступени; три ступени | Параллельное или соосное | ||
Четыре ступени | Параллельное | ||
Конический | Одна ступень | Одна коническая передача | Пересекающееся |
Коническо-цилиндрический | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач | Пересекающееся или скрещивающееся |
Червячный | Одна ступень; две ступени | Одна или две червячные передачи | Скрещивающееся |
Параллельное | |||
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | Две ступени; три ступени | Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача | Скрещивающееся |
Планетарный | Одна ступень; две ступени; три ступени | Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов | Соосное |
Цилиндрическо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач | Параллельное или соосное |
Коническо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Пересекающееся |
Червячно-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Скрещивающееся |
Волновой | Одна ступень | Одна волновая передача | Соосное |
Конструкция и назначение редуктора
Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.
В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.
Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.
Особенности редукторов по виду механических передач
Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.
Цилиндрическая передача – является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.
а) Прямозубая цилиндрическая передача
б) Косозубая цилиндрическая передача
в) Шевронная цилиндрическая передача
г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением
Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.
а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом
б) Коническая зубчатая передача с косым зубом
в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом
г) Коническая гипоидная передача
Червячная передача – позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.
Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.
а) Червячная передача с цилиндрическим червяком
б) Червячная передача с глобоидным червяком
в) Спироидная передача
г) Тороидно-дисковая передача
д) Тороидная передача внутреннего зацепления
Волновая передача – прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.
1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями
2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора
3) Генератор волн
Количество ступеней редуктора
Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.
Входные и выходные валы редукторов
В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.
Срок службы редуктора
Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.
Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:
Тип передачи редуктора | Гарантированный ресурс в часах |
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая | более 25000 |
Волновая, червячная, глобоидная | более 10000 |
Устройство редуктора
Основными элементами редуктора являются:
1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является — сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.
Монтажное исполнение
Соосный редуктор — входной и выходной вал находятся на одной оси
Червячный редуктор — входной и выходной вал находятся под прямым углом
Цилиндрический редуктор — входной и выходной вал находятся на параллельных осях
Коническо-цилиндрический редуктор — входной и выходной вал перекрещиваются
Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов
Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки
Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.
Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:
- выбор редуктора по типу механической передачи
- определение габарита (типоразмера) редуктора
- определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
- определение температурного режима редуктора
На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.
На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.
Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.
Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.
Как выбрать редуктор?
Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.
Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:
где:
M2 — выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 — подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd — динамический КПД редуктора (%)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.
где:
n1 — частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i — передаточное отношение редуктора
Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.
где:
M2 max — максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 — номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)
Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.
При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час — сервис фактор может выбираться: sf = 1.
При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час — сервис фактор выбирается: sf = 1,5.
При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.
Передаточное отношение и как его определить?
Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора — это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.
taganrog-reduktor.artesk.ru
Все о редукторах. Справочная информация
Классификация, основные параметры редукторов
Цилиндрические редукторы
Червячные редукторы
Планетарные редукторы
Конические редукторы
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней
Конструкция и назначение редуктора
Особенности редукторов по виду механических передач
Количество ступеней редуктора
Входные и выходные валы редукторов
Срок службы редуктора
Устройство редуктора
Монтажное исполнение
Как подобрать редуктор? Простые правила и примеры расчета
Передаточное отношение и как его определить?
Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.
Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.
Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.
Классификация, основные параметры редукторов
В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).
Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.
Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.
Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.
Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:
А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей
Червячные редукторы
Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.
В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.
Передаточное отношение | Число заходов червяка | Число зубов колеса |
7-8 | 4 | 28-32 |
9-13 | 3-4 | 27-52 |
14-24 | 2-3 | 28-72 |
15-27 | 2-3 | 50-81 |
28-40 | 1-2 | 28-80 |
40 | 1 | 40 |
Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:
А) Редуктор с нижним расположением червяка
Б) Редуктор с верхним расположением червяка
В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)
Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм. Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени.
Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:
Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.
Планетарные редукторы
Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм. Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.
Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:
А) сателлиты
Б) солнечная шестерня
В) водило
Г) кольцевая шестерня
Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.
Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.
В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.
Конические и цилиндро-конические редукторы
Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.
На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:
А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.
Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.
В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.
Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.
Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:
Тип редуктора | Количество ступеней | Тип механической передачи | Расположение тихоходного и быстроходного валов |
Цилиндрический | Одна ступень | Одна или несколько цилиндрических передач | Параллельное |
Две ступени; три ступени | Параллельное или соосное | ||
Четыре ступени | Параллельное | ||
Конический | Одна ступень | Одна коническая передача | Пересекающееся |
Коническо-цилиндрический | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач | Пересекающееся или скрещивающееся |
Червячный | Одна ступень; две ступени | Одна или две червячные передачи | Скрещивающееся |
Параллельное | |||
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | Две ступени; три ступени | Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача | Скрещивающееся |
Планетарный | Одна ступень; две ступени; три ступени | Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов | Соосное |
Цилиндрическо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач | Параллельное или соосное |
Коническо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Пересекающееся |
Червячно-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Скрещивающееся |
Волновой | Одна ступень | Одна волновая передача | Соосное |
Конструкция и назначение редуктора
Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.
В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.
Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.
Особенности редукторов по виду механических передач
Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.
Цилиндрическая передача – является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.
а) Прямозубая цилиндрическая передача
б) Косозубая цилиндрическая передача
в) Шевронная цилиндрическая передача
г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением
Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.
а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом
б) Коническая зубчатая передача с косым зубом
в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом
г) Коническая гипоидная передача
Червячная передача – позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.
Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.
а) Червячная передача с цилиндрическим червяком
б) Червячная передача с глобоидным червяком
в) Спироидная передача
г) Тороидно-дисковая передача
д) Тороидная передача внутреннего зацепления
Волновая передача – прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.
1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями
2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора
3) Генератор волн
Количество ступеней редуктора
Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.
Входные и выходные валы редукторов
В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.
Срок службы редуктора
Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.
Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:
Тип передачи редуктора | Гарантированный ресурс в часах |
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая | более 25000 |
Волновая, червячная, глобоидная | более 10000 |
Устройство редуктора
Основными элементами редуктора являются:
1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является — сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.
Монтажное исполнение
Соосный редуктор — входной и выходной вал находятся на одной оси
Червячный редуктор — входной и выходной вал находятся под прямым углом
Цилиндрический редуктор — входной и выходной вал находятся на параллельных осях
Коническо-цилиндрический редуктор — входной и выходной вал перекрещиваются
Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов
Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки
Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.
Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:
- выбор редуктора по типу механической передачи
- определение габарита (типоразмера) редуктора
- определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
- определение температурного режима редуктора
На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.
На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.
Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.
Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.
Как выбрать редуктор?
Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.
Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:
где:
M2 — выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 — подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd — динамический КПД редуктора (%)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.
где:
n1 — частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i — передаточное отношение редуктора
Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.
где:
M2 max — максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 — номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)
Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.
При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час — сервис фактор может выбираться: sf = 1.
При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час — сервис фактор выбирается: sf = 1,5.
При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.
Передаточное отношение и как его определить?
Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора — это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.
arkhangelsk-reduktor.artesk.ru
Планетарный редуктор, устройство и расчет
Планетарный редуктор и его секреты
Планетарный редуктор
Такой вид редукторов, как планетарный (планетарный мотор редуктор) относится к передачам крутящего момента посредством зубчатого (зубчатое устройство) зацепления шестерен. Как и любой другой редуктор, планетарный редуктор, предназначен для передачи крутящего момента от двигателей различных видов непосредственно к приводам, при этом происходит понижение скорости вращения валов и увеличение крутящего момента. Главное отличие, которое имеет устройство планетарного редуктора от обычных (червячного, цилиндрического, конического и т.д.) заключается в том, что он имеет перемещающиеся оси зубчатых колес. В состав редуктора набор шестеренок — сателлитов. В связи с тем, что эти сателлиты движутся вокруг одного центрального, и все это устройство напоминает солнечную систему, то соответственно и родилось название планетарный редуктор. Маленькие шестеренки, вращающиеся вокруг одной центральной, имеют ось в центре (водило).
Преимущества планетарных устройств
По сравнению с традиционными редукторами можно выделить следующее преимущества, которые имеет это устройство: они могут создавать огромные передаточные отношения скоростей при невысоком количестве шестеренок. Шестерни механизма имеют небольшой размер благодаря их количеству. Так, одно более массивное колесо распределяет равномерно нагрузку по нескольким сателлитам. Из этого следует, что устройство получается не очень большим и громоздким. Однако, расчет и практика показывают, что при высоких передаточных числах работоспособность и коэффициент полезного действия сильно снижаются. И как вывод всего вышесказанного, основными преимуществами являются:
- Большие передаточные числа;
- Невысокая масса;
- Относительная компактность;
- Его можно чинить и собирать своими руками.
Такие преимущества требуют и соответствующего изготовления. Начиная с расчета, проектирования и заканчивая изготовлением — все должно быть прецизионно точно. Эти редукторы нашили очень широкий ряд применений в различных отраслях: прибостроительной, станкостроительной, машиностроительной и т.д. В данной статье остановимся более подробно на применении этого устройства в машиностроительной отрасли.
Планетарные редукторы в машиностроении
Широкое распространение редуктора, которые имеют устройство данного типа получили в ведущих мостах автомобилей и в автоматических коробках переключения передач. Колесный редуктор можно встретить в мостах таких автомобилей, как: МАЗ, Икарус, в некоторых троллейбусах, тракторах Т-150К, К-700. Этот колесный редуктор в мостах передает крутящий момент к ступицам колес от полуосей. Также они распространены в передаче бортового типа. Такое применение в бортовой передаче позволило существенно уменьшить как расчетный, так и практический диаметр основной передачи. Уменьшение диаметра отразилось повышенным просветом автомобиля и как следствие более высокой проходимостью. Использование планетарных коробок переключения передач набирает все большую популярность. Передаточное отношение устройства будет вытекать из расчета отношения числа зубьев на центральной шестерни к числу зубьев на коронной шестерне. Интересным моментом является расторможение коронной шестерни в коробке. В этом случае передаточное число равняется 1.
Планетарный редуктор автомобиля
Мотор-редукторы планетарного типа
Это устройство предназначено для использования в роли привода в горизонтальном либо вертикальном положении. Мотор-редукторы исполнены из нескольких модулей. Такая кинематическая схема, включающая сразу мотор и устройство планетарного редуктора, имеет целый ряд значительных преимуществ и позволяет выполнять следующие задачи:
- Вырабатывание высоких мощностей при невысоких габаритах;
- Большой коэффициент полезного действия;
- Масса в три раза меньше аналогов;
- Использование для специализированных установок;
- Расчет делать легче, чем у других редукторов;
- Невысокие затраты на обслуживание.
Расчет планетарного устройства
Обсудив в статье уже множество моментов по этому редуктору, стоит перейти и к основным моментам по его расчету перед проектированием. Расчет редуктора производится следующим образом:
- Определяем число передаточных ступеней;
- Расчет сателлитов и числа зубьев;
- Выбор материала шестерен;
- Определяем межосевое расстояние;
- Проверочный расчет;
- Расчет сил;
- Выбор подшипников;
- Определение толщины колес;
- Вычисление осей шестеренок.
Ремонт редуктора своими руками
Ремонт редуктора своими руками является весьма непростой задачей. Так, данный механизм очень непростой и состоит из множества частей. При ремонте своими руками часто можно даже при разборке не ведая, что внутри просто растерять целую кучу маленьких деталей, например, иголки моментально рассыпаются и теряются. Ремонт планетарного редуктора лучше всего оставить профессионалам.
Стоит отметить, что на сегодняшний день планетарный редуктор весьма распространен и используется в большинстве грузовых автомобилей в ведущих мостах, а также очень часто встречается в роли лебедок.
Как и все редукторы, он может быть как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Если Вы собираетесь приобрести механизм данного типа, то лучше всего покупать его у проверенных производителей, так как ремонт своими руками очень затруднен, а если он будет часто выходить из строя, то денег на него будет уходить много. В данной статье мы попытались собрать общую информацию по устройствам планетарного типа использующихся для производства автомобилей. Также нужно сказать, что данный вид устройства очень интенсивно внедряется во многие сферы и отрасли благодаря своим очень весомым преимуществам.
http://autodont.ru
legkoe-delo.ru
Все о редукторах. Справочная информация
Классификация, основные параметры редукторов
Цилиндрические редукторы
Червячные редукторы
Планетарные редукторы
Конические редукторы
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней
Конструкция и назначение редуктора
Особенности редукторов по виду механических передач
Количество ступеней редуктора
Входные и выходные валы редукторов
Срок службы редуктора
Устройство редуктора
Монтажное исполнение
Как подобрать редуктор? Простые правила и примеры расчета
Передаточное отношение и как его определить?
Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.
Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.
Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.
Классификация, основные параметры редукторов
В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).
Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.
Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.
Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.
Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:
А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей
Червячные редукторы
Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.
В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.
Передаточное отношение | Число заходов червяка | Число зубов колеса |
7-8 | 4 | 28-32 |
9-13 | 3-4 | 27-52 |
14-24 | 2-3 | 28-72 |
15-27 | 2-3 | 50-81 |
28-40 | 1-2 | 28-80 |
40 | 1 | 40 |
Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:
А) Редуктор с нижним расположением червяка
Б) Редуктор с верхним расположением червяка
В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)
Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм. Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени.
Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:
Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.
Планетарные редукторы
Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм. Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.
Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:
А) сателлиты
Б) солнечная шестерня
В) водило
Г) кольцевая шестерня
Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.
Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.
В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.
Конические и цилиндро-конические редукторы
Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.
На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:
А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.
Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.
В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.
Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.
Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:
Тип редуктора | Количество ступеней | Тип механической передачи | Расположение тихоходного и быстроходного валов |
Цилиндрический | Одна ступень | Одна или несколько цилиндрических передач | Параллельное |
Две ступени; три ступени | Параллельное или соосное | ||
Четыре ступени | Параллельное | ||
Конический | Одна ступень | Одна коническая передача | Пересекающееся |
Коническо-цилиндрический | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач | Пересекающееся или скрещивающееся |
Червячный | Одна ступень; две ступени | Одна или две червячные передачи | Скрещивающееся |
Параллельное | |||
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | Две ступени; три ступени | Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача | Скрещивающееся |
Планетарный | Одна ступень; две ступени; три ступени | Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов | Соосное |
Цилиндрическо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач | Параллельное или соосное |
Коническо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Пересекающееся |
Червячно-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Скрещивающееся |
Волновой | Одна ступень | Одна волновая передача | Соосное |
Конструкция и назначение редуктора
Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.
В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.
Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.
Особенности редукторов по виду механических передач
Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.
Цилиндрическая передача – является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.
а) Прямозубая цилиндрическая передача
б) Косозубая цилиндрическая передача
в) Шевронная цилиндрическая передача
г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением
Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.
а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом
б) Коническая зубчатая передача с косым зубом
в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом
г) Коническая гипоидная передача
Червячная передача – позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.
Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.
а) Червячная передача с цилиндрическим червяком
б) Червячная передача с глобоидным червяком
в) Спироидная передача
г) Тороидно-дисковая передача
д) Тороидная передача внутреннего зацепления
Волновая передача – прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.
1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями
2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора
3) Генератор волн
Количество ступеней редуктора
Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.
Входные и выходные валы редукторов
В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.
Срок службы редуктора
Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.
Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:
Тип передачи редуктора | Гарантированный ресурс в часах |
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая | более 25000 |
Волновая, червячная, глобоидная | более 10000 |
Устройство редуктора
Основными элементами редуктора являются:
1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является — сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.
Монтажное исполнение
Соосный редуктор — входной и выходной вал находятся на одной оси
Червячный редуктор — входной и выходной вал находятся под прямым углом
Цилиндрический редуктор — входной и выходной вал находятся на параллельных осях
Коническо-цилиндрический редуктор — входной и выходной вал перекрещиваются
Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов
Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки
Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.
Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:
- выбор редуктора по типу механической передачи
- определение габарита (типоразмера) редуктора
- определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
- определение температурного режима редуктора
На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.
На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.
Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.
Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.
Как выбрать редуктор?
Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.
Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:
где:
M2 — выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 — подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd — динамический КПД редуктора (%)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.
где:
n1 — частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i — передаточное отношение редуктора
Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.
где:
M2 max — максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 — номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)
Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.
При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час — сервис фактор может выбираться: sf = 1.
При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час — сервис фактор выбирается: sf = 1,5.
При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.
Передаточное отношение и как его определить?
Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора — это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.
bugulma-reduktor.artesk.ru