Конический редуктор

Принцип работы редукторов

Так как в основе работы редуктора лежит передача и преобразование крутящего момента, основной характеристикой механических редукторов является тип механической передачи, которая в них используется.

Типы передач:

Цилиндрическая зубчатая передача – один из самых надежных и долговечных типов передач, обеспечивающий высокий ресурс использования. Как правило, применяется в редукторах с особо сложным режимом работы. Этот тип передач подразделяется на прямозубные передачи, косозубчатые и шевронные передачи;
Коническая зубчатая передача – в отличие от предыдущей имеет оси входных и выходных валов, которые пересекаются друг с другом. Роторы с такой передачей используются когда необходимо изменить направление передаваемой кинетической энергии;
Червячная передача – это механическая передача от винта («червяка») к зубчатому колесу. Имеют достаточно высокое передаточное отношение и относительно низкое КПД. Бывают однозаходные и многозаходные;
Гипоидная передача (спироидная) – использует для передачи конические колёса со скрещивающимися осями (колеса могут иметь косые или криволинейные зубья). Такой тип передачи отличается низким шумом работы, плавностью хода и высокой нагрузочной способностью;
Цепная передача – как понятно из названия, использует гибкую цепь для передачи механической энергии. Состоит из двух звёздочек (ведущей и ведомой) и цепи, состоящей, в свою очередь, из подвижных звеньев. Это один из самых универсальных, простых и экономичных типов передач;
Ремённая передача – передача энергии при помощи гибкого ремня за счет силы трения или сил зацепления (в случае с зубчатыми ремнями). Состоит из ведущего и ведомого шкивов, а также приводного ремня. К преимуществам можно отнести недорогую стоимость, бесшумность и плавность работы, а также легкий монтаж и компенсацию перегрузок за счет проскальзывания;
Винтовая передача – преобразует поступательное движение во вращательное, и наоборот. Как правило, представляет собой конструкцию, состоящую из винта и гайки. Бывает передача качения и скольжения. Эта передача чаще используется не для перемещения, а для закрепления. Применяется в регулировочных винтах, приводах исполнительных органов механизмов, различных инструментах;
Волновая передача – относительно новый тип передач, характеризующийся очень высоким передаточным отношением. Работает за счёт генерирования волн на гибком колесе, оснащенным меньшим количеством зубьев чем жесткое колесо, и смещения колесо относительно друг друга на разницу зубьев за один оборот. Среди достоинств – малый вес, высокая кинематическая точность, способность передачи момента через герметичные стенки.

Число ступеней редуктора

Как правило, редукторы, состоящие только из одной передачи, встречаются крайне редко. Такой тип редукторов называется одноступенчатым. Куда больше распространение получили двух-трех и многоступенчатые редукторы, причем в таких редукторах могут встречаться как передачи одного типа, так и несколько различных передач, комбинированных между собой. Общее передаточное отношение редуктора напрямую зависит от типа используемой передачи и количества ступеней. В некоторых механизмах количество ступеней может до десятков и сотен тысяч.

Валы редуктора

Размещение различных передач в одном корпусе редуктора позволяет разместить опоры валов с очень точно соблюдённой соосностью и строго выдержанными межосевыми расстояниями. Передача крутящего момента может осуществляться между параллельными, пересекающимися и даже перекрещивающимися валами. Взаимное расположение валов определяет, какой именно тип передачи будет использоваться в данном редукторе. Так, например, для передачи вращения между валами, расположенными параллельно используются цилиндрические зубчатые передачи. Если валы пересекаются – применяют конические зубчатые передачи, а в случае с перекрещивающимися валами оптимальным будет применение червячных, зубчато-винтовых и гипоидных передач. По количеству возможных скоростей выходного вала редукторы можно разделить на механизмы с постоянным показателем передаточного отношения (односкоростные редукторы), а также на двух – и многоскоростные редукторы, с возможностью изменения передаточного отношения.

Достоинства и недостатки

Червячная передача в силу своих конструктивных особенностей имеет как достоинства, так и недостатки.

Из достоинств стоит отметить плавность хода, эффект самоторможения, низкий уровень шума, большое передаточное отношение с использованием всего двух деталей.

Из недостатков следует обратить внимание на сравнительно низкий КПД, повышенный износ, заедание, большое тепловыделение вследствие сил трения. Низкий КПД обуславливает применение подобных механизмов при передаче относительно небольших мощностей до 100 кВт. Для предотвращения скорого износа и заедания необходимо соблюдать требования к точности сборки и регулировать механизмы

Высокое тепловыделение требует специальных установок для отвода лишнего тепла

Для предотвращения скорого износа и заедания необходимо соблюдать требования к точности сборки и регулировать механизмы. Высокое тепловыделение требует специальных установок для отвода лишнего тепла.

Различие редукторов в основном сводится к различиям червяков и зубчатых колес, из которых собран данный червячный редуктор.

Червяки разделяются на типы по следующим признакам:

по количеству заходов резьбы: однозаходные, многозаходные
по направлению нарезки резьбы: правые, левые
по форме винта, на котором нарезана резьба: цилиндрические, глобоидные
по форме профиля резьбы: с конволютным профилем, с архимедовым профилем, с эвольвентным профилем
Зубчатые колёса разделяются на типы по следующим признакам:
по типу колеса: собственно колесо, зубчатый сектор, вырожденный сектор
по профилю зубьев: прямой, вогнутый, роликовый (вместо зубьев используется вращающийся ролик)

Червячные редукторы со встроенным двигателем называются червячными мотор-редукторами. В редукторах чаще всего двигательный вал располагается под прямым углом к движимому. Компоновка червячного редуктора выбирается исходя из конкретных требований к устройствам. Двигатель может располагаться как сверху приводимого в движение колеса, так и снизу и сбоку. При боковом расположении двигатель устанавливается вертикально. Вследствие вертикального расположения усложняется процесс смазки подшипников вала, а также чистки внешних элементов.

Для увеличения передаточного числа используются разные технологии, но наиболее эффективной является применение большего числа ступеней.

Для смягчения сил трения и повышения сопротивления заеданию применяются специальные вязкие смазочные составы или масла. При низких скоростях вращения смазка осуществляется при помощи специальных ванночек с маслом либо использованием специальных устройств, разбрызгивающих смазку в места повышенного трения. Для червячных редукторов, скорость вращения которых высока применение ванночек нецелесообразно, и применяется принудительная смазка охлаждёнными смазочными материалами.

Основные преимущества редуктора червячного перед зубчатыми передачами заключаются в том, что начальный контакт звеньев происходит не в точке, а по линии. Также входной и выходной валы могут скрещиваться под разными углами, но чаще всего этот угол составляет 90 градусов. Также червячная передача занимает гораздо меньше места, чем зубчатая при одинаковом большом передаточном отношении.

Помимо червячного редуктора червячная передача также применяется в системах регулирования и управления различными устройствами. Благодаря самоторможению обеспечивается точная фиксация положения, а большое передаточное отношение (до 1000) позволяет наиболее точно отрегулировать положение, либо использовать маломощные двигатели. Также червячные передачи и червячные редукторы отлично подходят для установки в качестве механизма передачи в подъёмные и лебёдочные механизмы благодаря своим конструктивным особенностям.

Некоторые технические характеристики промышленно производимых и широко распространённых червячных редукторов.

Самыми распространёнными являются одноступенчатые мотор-редукторы.

Тип	Передаточное число	Частота вращения выходного вала об/мин	Номинальный крутящий момент на выходном валу Нм
редуктор	мотор-редуктор
Ч-20	МЧ-20	5 — 50	28 — 300	4
Ч-25	МЧ-25	6
Ч-31,5	МЧ-31,5	8
2Ч-40	МЧ-40	5 — 80	9,37 — 300	28 — 37
Ч-50	МЧ-50	50 — 70
1Ч-63, 2Ч-63	МЧ-63	5 — 80	7,5 — 300	95 — 135
1Ч-80, 2Ч-80, Ч-80	МЧ-80	150 — 280
Ч-100	МЧ-100	315 — 570
Ч-125	МЧ-125	615 — 1000
Ч-160	МЧ-160	1100 — 1900
Ч-200	МЧ-200	1600 — 3100
Ч-250	МЧ-250	2700 — 5700
Ч-320	МЧ-320	4400 — 10000
Ч-400	МЧ-400	6500 — 19000
Ч-500	МЧ-500	8200 — 33000
РЧН-180	МРЧН-180	12,5 — 50	20 — 90	1300 — 1800
РЧП-300	МРЧП-300	16, 25, 50	20 — 40	4200

Редуктор конический | PRO-TechInfo

Конструкция №1

Редуктор конический с вертикальным быстроходным и горизонтальным тихоходным валами — крупный тяжелонагруженный с циркуляционной системой смазывания. Для облегчения монтажа подшипникового узла быстроходного вала и посадки шестерни на вал корпус выполнен с двумя разъемами.

Конструкция №2

Редуктор конический одноступенчатый с горизонтальным быстроходным и вертикальным тихоходным валами. Особенностью конструкции редуктора является система смазывания и защиты подшипников. Зацепление смазывается окунанием шестерни в масло. Подшипники ведущего вала смазываются раздельно и каждый подшипник имеет двустороннее мазеудерживающее устройство. Нижний подшипниковый узел защищен от попадания в него жидкого масла двумя стаканами, неподвижно закрепленными: один — на корпусе, а другой — на колесе. Стакан, закрепленный на колесе, имеет форму расширяющегося книзу конуса, что обеспечивает отбрасывание масла от вала при вращении.

Конструкция №3

Редуктор конический одноступенчатый с углам между осями валов, не равным 90º. Редуктор имеет ограниченное применение. При большой нагрузочной способности зацепления и значительной частоте вращения быстроходного вала применяется конструкция подшипникового узла исполнения II. Роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами воспринимают радиальную нагрузку, а радиальный шарикоподшипник, установленный в стакане с зазором, осевую нагрузку.

В подшипниковом узле исполнения III конические подшипники установлены «врастяжку». При сборке конической передачи регулируются вначале подшипники — осевым перемещением внутреннего кольца подшипника с помощью круглой гайки, а затем зацепление перемещением вала-шестерни в осевом направлении путем изменения толщины набора тонких металлических прокладок между корпусом и фланцем стакана.

Исполнения быстроходного вала для конического редуктора.

Исполнения быстроходного вала конического редуктора для случая применения между электродвигателем и редуктором ременной или цепной передачи представлены на рис. 1…4.

Рис. 1, 3, 4 — подшипники вала шестерни и шкива (звездочки) раздельны. Шкив (звездочка) опирается через два своих подшипника на стакан. Вал разгружен от сил натяжения ремня, крутящий момент со шкива (звездочки) передается или через упругую муфту и шлицы (рис. 3), или через жесткую компенсирующую муфту (рис. 1), или через шлицы (рис. 4).

Рис. 2 — шкив расположен непосредственно на валу и нагружает его силами от натяжения ремня.

Соседние страницы

Конструкция №2

Редуктор конический одноступенчатый с горизонтальным быстроходным и вертикальным тихоходным валами. Особенностью конструкции редуктора является система смазывания и защиты подшипников. Зацепление смазывается окунанием шестерни в масло. Подшипники ведущего вала смазываются раздельно и каждый подшипник имеет двустороннее мазеудерживающее устройство. Нижний подшипниковый узел защищен от попадания в него жидкого масла двумя стаканами, неподвижно закрепленными: один — на корпусе, а другой — на колесе. Стакан, закрепленный на колесе, имеет форму расширяющегося книзу конуса, что обеспечивает отбрасывание масла от вала при вращении.

Применение

Сегодня электродвигатель с планетарным редуктором получили весьма широкое распространение, могут применяться в самых различных случаях. Область применения во многом зависит от конструктивных особенностей устройства и его характеристик. Выделяют следующие варианты исполнения:

Цилиндрические. Это связано с тем, что конструктивные особенности позволяют обеспечить КПД около 95%. Назначение редуктора с планетарной передачей заключается в передаче достаточно большого усилия между параллельными и соосным валами. Передача вращения осуществляется за счет прямозубых, косозубых и шевронных колес. Коэффициент может варьировать в пределе от 1,5 до 600. Достоинством подобного варианта исполнения можно также назвать компактные размеры, а также высокую степень защиты от воздействия окружающей среды.
Конические сегодня также встречаются довольно часто. Конструктивной особенностью можно назвать то, что шестерни имеют коническую форму. За счет подобной формы обеспечивается плавность сцепки, а также высокую степень устойчивости к нагрузкам. В алы в данном случае могут располагаться вертикально или горизонтально.
Могут применяться и волновые устройства. Они характеризуются тем, что имеют гибкое промежуточное число. Основными конструктивными элементами можно назвать эксцентрики и кулачки, которые обеспечивают растяжение гибкого колеса. Подобный вариант исполнения характеризуется высоким передаточным числом, плавностью хода и повышенной степенью герметичности. Выделяют несколько различных разновидностей этого механизма, к примеру, могут применяться различные типы подшипников.

Несмотря на достаточно сложную конструкцию, она получила весьма широкое распространение. Примером можно назвать машиностроительную область, станкостроение и производство различных механизмов. Примером можно назвать автомобильную коробку передач, которая предназначена для передачи вращения и изменения предаваемого усилия или скорости.

Наиболее важными параметрами выбора можно назвать следующие показатели:

Тип передачи, которая применяется для передачи вращения. Максимально допустимая осевая и консольная нагрузка. На момент эксплуатации редуктора нагрузка, возникающая на момент работы распределяется самым различным образом. Имеет значение и размер редуктора. Слишком большой показатель определяет отсутствие возможности установки в тех или иных условиях

Однако, нужно уделить внимание тому моменту, что увеличение мощности достигается исключительно за счет увеличения размеров устройства. Поэтому приходится подбирать более оптимальный вариант исполнения

Диапазон температур, при которых механизм может применяться

Тип применяемого материала при изготовлении корпуса и основных элементов определяет то, в каких условиях устройство может эксплуатироваться. Слишком высокая температура становится причиной повышения пластичности и снижения твердости поверхности, за счет чего есть вероятность деформации и износа изделия. Для обеспечения охлаждения проводится добавление масла. Не все варианты исполнения могут применяться для длительной работы, некоторые могут эксплуатироваться только периодически. Популярность производителя также имеет значение. Некоторые заводы характеризуются тем, что производят качественные и долговечные механизмы.

Все наиболее важные параметры указываются в инструкции по эксплуатации, что существенно упрощает процесс выбора подходящего варианта исполнения.

Редукторы цилиндрические одноступенчатые типа Ц

Редукторы этого типа имеют межосевые расстояния от 800 до 1120 мм, предназначены для привода крупных машин для длительного режима эксплуатации и рассчитаны на передачу крутящего момента на тихоходном валу от 125 000 до 355 000 Н · м при передаточных числах от 1,6 до 6,3.

На листах 47, 48 показана конструкция редуктора Ц-800. Зубчатое зацепление — шевронное, шестерня откована вместе с валом, литое колесо насажено на вал с допусками прессовой посадки. В каждой опоре быстроходного вала установлено по два роликоподшипника с короткими цилиндрическими роликами. Безбортовые наружные кольца обеспечивают свободную установку шеврона шестерни по шеврону колеса.

При использовании двух одинаковых подшипников в одной опоре для равномерной загрузки необходимо проводить подбор по наименьшим отклонениям наружного диаметра и радиального зазора между телами качения и кольцами. Кольцо лабиринтного уплотнения торцевой поверхностью упирается в торец внутреннего кольца подшипника, с другой стороны два полукольца, установленные в канавке вала, с необходимой подгонкой по месту служат упором для лабиринтного кольца и вместе жестко крепят внутренние кольца подшипника и передают осевые силы на вал. Для удержания двух полуколец на них надевается сплошное кольцо, которое закрепляется болтами к лабиринтному кольцу, и головки болтов скрепляются проволокой.

Вал колеса установлен на двухрядных конических роликоподшипниках. Внутренние кольца от осевого смещения крепятся двумя полукольцами, закладываемыми в канавку вала, и охватываются специальной шайбой. Шайба закрепляется болтами, ввернутыми с торца вала. Два полукольца требуют слесарной подгонки при сборке редуктора, что обеспечивает плотное беззазорное соединение кольца подшипника и торца бурта вала.

Таблица 96

Габаритные и присоединительные размеры цилиндрических одноступенчатых редукторов типа Ц (лист 48), мм

Продолжение табл. 96

Таблица 97

Основные параметры зубчатых передач цилиндрических одно- и двухступенчатых редукторов типа Ц и Ц2Ш

Примечание. Z_∑ = 112 при и≤ 3,15, z_∑ = 126 при и > 3,151.

Течь масла по валу предотвращается лабиринтным уплотнением и отводом масла из полости между подшипниками и лабиринтным кольцом через отверстие в корпусе, через которое масло поступает в картер. В нижней части торцевой крышки осевого крепления наружного кольца подшипника против вертикального отверстия отвода смазки должен быть выполнен вырез для свободного прохода масла.

Корпус редуктора выполняется из чугуна, а в более ответственных случаях — из литой стали. К нижней части корпуса крепится на болтах сварной поддон, и к нему приваривается труба для отвода масла из картера. Верхняя часть корпуса состоит из двух частей толстой рамы и сварного кожуха. Рама на болтах крепится к нижней части корпуса и совместно с ним ведется расточка отверстий под подшипники. Сварной кожух крепится болтами к раме через фланец.

Централизованное смазывание зацепления и подшипников обеспечивается подачей охлажденного масла через отверстие, просверленное с торцевой стороны корпуса, масло через трубы подводится к брызгалу и при наличии отверстий распределяется по всей длине зацепления. Есть также индивидуальный подвод смазки к каждому подшипнику.

Габаритные размеры редукторов (лист 48) приведены в табл. 96. Основные параметры зубчатых Передач цилиндрических резисторов типа Ц приведены в табл. 97.

При применении зубчатых колес с z = 17 коэффициенты смещения исходного контура должны быть x₁=0,2; х₂ = -0,2.

По основным параметрам рассчитывается число зубьев шестерни и колеса и фактическое передаточное число, которые даны в табл. 98.

В табл. 99 приведены крутящие моменты, передаваемые тихоходными валами, и предельная частота вращения быстроходного вала.

Значения крутящих моментов Т_т приведены для шестерен из стали 35ХМ ГОСТ 4543-71 с твердостью 300…330 НВ и колес из стали 35ХМЛ с твердостью 260…290 НВ.

Таблица 98

Фактические передаточные числа и числа зубьев шестерен и колес в цилиндрических одноступенчатых редукторах типа Ц

Таблица 99

Крутящие моменты и предельная частота вращения в цилиндрических одноступенчатых горизонтальных редукторах типа Ц

Примечание. Т_т — момент, передаваемый тихоходным валом; n_Б — частота вращения быстроходного вала.

Методика выбора редукторов типа Ц такая же, как и у редукторов РЦО.

Расположение и размеры отверстий для подвода и отвода масла приведены в табл. 100.

В зависимости от типоразмера редуктора и передаточного числа в табл. 101 приведен расход масла при струйном смазывании.

Сорт масла при окружной скорости до 2,5 м/с — П-8п, свыше 2,5 и до 5 м/с авиационное МС-20, свыше 5 до 20 м/с-И-50А.

Применение конических редукторов

Включает: фасовочные машины, сверлильные станки, элеваторы, упаковочные машины, винтовые конвейеры, ленточные конвейеры, подъемники, вентиляторы, миксеры, рольставни, вязальные машины, сборочные конвейеры, стиральные машины, манипуляторы.

Оборудование группы В характеризуется неравномерной работой, средними по величине инерционными массами и средним уровнем ударов и вибраций.

Включает: гибочные машины, дозаторы, токарные станки, приводы поворотного стола, элеваторы (тяжелые), намоточные машины, смесители, машины для консервирования, шаровые мельницы, мукомольные и комбикормовые заводы, миксеры (тяжелые), смесители (тяжелые), раздвижные ворота, упаковочные машины, ткацкие машины, лебедки, бетоно-смесительные машины.

Оборудование группы С характеризуется крайне неравномерной работой, большими инерционными массами и сильными ударными и знакопеременными нагрузками.

Включает: пресс-подборщики, машины для раскройки листового металла, дробилки, брикетировочные прессы, эксцентриковые прессы, каландры, поршневые насосы, бумагорезательные машины, галтовочные барабаны, агитаторы, рольганги, вибрационные машины, вальцы, цементные мельницы, центрифуги, измельчители.