Точное техническое определение редуктора — устройство для преобразования механической энергии в разрезе параметров. Он имеет характеристику входных и выходных показателей. На практике редуктор может не только менять параметры кинетики и уровни передачи энергии, но и изменять направление вращения и следования валов.
Сегодня редуктор рассматривается в разрезе приспособления, которое используется для изменения частоты вращения вала относительно показателей приводного механизма. При этом параллельно может рассматриваться возможность увеличения крутящего момента или же — обеспечения крайне малого числа оборотов при очень серьезных усилиях. По конструкции редукторы делятся на:
- цилиндрические;
- конические и коническо-цилиндрические;
- червячные;
- планетарные;
- комбинированные, в которых применено одновременно несколько схем преобразования.
Чтобы понять, насколько тот или иной тип редуктора подойдет для решения поставленных перед ним задач, стоит подробно остановиться на особенностях их работы и условий использования.
Цилиндрический редуктор: общие сведения
Цилиндрический редуктор относится к самому распространенному типу преобразовательных механизмов. Он обладает главной характеристикой: входной и выходной валы строго параллельны, но не обязательно соосны.
К достоинствам цилиндрического редуктора относятся:
- высокий КПД, потери энергии минимальны;
- не обладает самоторможением, всегда есть возможность прокрутить выходной вал даже при приложении малого усилия;
- может транспортировать высокую мощность;
- обладает кинематической точностью;
- практически не нагреваются, не требуя особых условий охлаждения;
- выпускаются изделия с разным передаточным числом и ступенями преобразования.
Благодаря присутствию на рынке большого ассортимента изделий, нетрудно подобрать цилиндрический редуктор с нужным передаточным числом для применения в том или ином механизме.
Использование различных типов систем
Применение редуктора, выступающего основным элементом подавляющего большинства сложных агрегатов и устройств, наблюдается практически во всех сферах промышленности.
В автомобилях система присутствует в коробке передач, регуляторах, бензиновом насосе, карданном вале, тормозной системе. В тяжелой промышленности рабочий инструмент содержит червячные и цилиндрические модели. Газовые редукторы – основной элемент перерабатывающей и газодобывающей промышленности. Мотор-редукторы – ключевой элемент практически всей бытовой техники.
Общепромышленный редуктор купить от производителя, любого типа не составит труда, если вы обратитесь к специалистам . У нас представлены все виды описанных систем, поэтому каждый клиент сможет подобрать модель, полностью отвечающую его требованиям.
Материал для написания статьи взят с сайта https://promreduktor.com.
Как работает и где применяется цилиндрический редуктор
Основа конструкции цилиндрического редуктора — зубчатые колеса в форме цилиндров. Соосность (Расположение осей деталей машины (узлов, агрегатов и т. п.) на одной линии)входного и выходного валов зависят от числа ступеней передачи. В самом простом варианте внутри корпуса находятся всего два цилиндрических зубчатых колеса. В этом случае смещение выходного вала от оси входного определяется как сумма радиусов колес по внешнему контуру за вычетом глубины зубьев.
Соосность входного и выходного валов достигается применением нескольких ступеней преобразования. В этом случае внутри корпуса расположено нечетное количество цилиндрических зубчатых колес, некоторые из которых являются вспомогательными. Они могут выполнять роль как простого передаточного механизма без преобразования, так и иметь передаточный коэффициент для снижения нагрузки на зубья и повышения срока службы механизма.
Цилиндрические редукторы выпускаются в закрытых корпусах, большинство из них не требует специального обслуживания. Область применения этих устройств чрезвычайно широка. Они гарантируют плавную передачу хода, но не позволяют изменить направление вала.
Цилиндрические редукторы могут располагаться вертикально или горизонтально, расчет нагрузки и оборотов прост: высокий КПД позволяет применять указанное производителем передаточное число в арифметических операциях. Главное достоинство редуктора — преобразование энергии привода практически без искажений и потерь.
Технические характеристики
Редуктора отличаются внешне по размерам и форме. Внутреннее строение разнообразное. Объединяет их всех перечень технических характеристик, по которым они подбираются на различные машины и станки. К основным параметрам редуктора относятся:
- передаточное число;
- передаточное отношение;
- значение крутящего момента редуктора;
- расположение;
- количество ступеней;
- крутящий момент.
Передаточное число берется общее, всех передач, и одновременно указывается таблица передаточных чисел, если узел имеет 2 и более ступени. По нему подбирают узел, который преобразует вращение электродвигателя или мотора с нужное количество оборотов.
При этом важно знать величину крутящего момента на выходном валу редуктора, чтобы определить, будет ли достаточной мощность, чтобы привести в движение агрегат.
Передаточное число
Основная характеристика зубчатого зацепления, по которой определяются все остальные параметры. Показывает, на сколько оборотов меньше делает колесо относительно шестерни. Формула передаточного отношения:
U = Z2/Z1;
где U – передаточное число;
Z1 число зубьев шестерни;
Z2 число зубьев зубчатого колеса.
Модуль зубьев шестерни и колеса одинаковый. Их количество напрямую зависит от диаметра. Поэтому можно использовать формулу:
U = D2/D1;
Где D2 и D1 диаметры колеса и шестерни соответственно.
Расчет общего передаточного момента определяется как произведение передаточных чисел всех пар:
Uр = U1× U2× … × Un;
Где Uр передаточное число;
U1, U2, Un передаточные числа зубчатых пар.
При расчете передаточного числа берется отношение количества зубьев колеса и заходов червяка.
В цепных передачах расчет передаточного числа делается аналогично, по количеству зубьев на звездочках и по диаметрам деталей.
При определении передаточного числа ременной пары количество зубьев заменяется диаметрами шкивов и все умножается на коэффициент скольжения. В отличие от зубчатой передачи, линейная скорость движения крайних точек на шкивах не равна друг другу. Зацепление не жесткое, ремень проскальзывает. КПД передачи ниже, чем у зубчатой и цепной передачи.
Передаточное отношение
При проектировании нового узла с заранее заданными характеристиками, за основу берется мощность будущего редуктора. Она определяется по величине крутящего момента:
где U12 – передаточное отношение;
W1 и W2 – угловые скорости;
n1 и n2 – частота вращения.
Знак «–» указывает на обратное направление вращения колеса и вала, на котором оно находится. При нечетном количестве передач ведомое колесо крутится в противоположном направлении по отношению к ведущему, навстречу ему. При четном количестве зацеплений конических колес вращение обоих валов происходит в одном направлении. Заставить его крутится в нужную сторону можно установкой промежуточной детали – паразитки. У нее количество зубьев как у шестерни. Паразитка изменяет только направление вращения. Все остальные характеристики остаются прежними.
Крутящий момент
Определение крутящего момента на валу необходимо, оно позволяет узнать мощность на выходе редуктора, величины связаны прямо пропорциональным соотношением.
Крутящий момент входного двигателя на входе, умножается на передаточное число. Для получения более точного фактического значения надо умножить на значение КПД. Коэффициент зависит от количества ступеней и типа зацепления. Для прямозубой конической пары он равен 98%.
Особенности конических и коническо-цилиндрических редукторов
Работа конических и коническо-цилиндрических редукторов имеет те же особенности и основные характеристики, что и у цилиндрических устройств. Главное отличие — в форме зубчатых колес внутри корпуса.
Как следует из названия, у конического редуктора все шестерни конической формы, у коническо-цилиндрического в конструкции присутствуют элементы обоих типов.
Редукторы этих классов имеют свои особенности:
- способны изменять направление валов, конический редуктор с одной ступенью преобразования обеспечивает поворот на 90 градусов;
- усилие при работе шестерней направлено под углом к оси вала. Поэтому редукторы конического и коническо-цилиндрического класса должны отдельно закрепляться для избежания бокового давления на ось привода. Это может несколько осложнить конструирование механизмов с их участием.
Рассматриваемые типы редукторов применяются только в случаях, когда без изменения направления вала нельзя обойтись. Данные устройства дороги, что легко объясняется повышенной сложностью изготовления зубчатых колес и необходимостью гарантировать точность сборки редуктора в целом.
Но в остальном — устройства работают практически бесшумно, предлагаются продукты с разным передаточным числом, им не требуется специального обслуживания, а срок эксплуатации очень велик. Правила расчета выходной частоты вращения вала и крутящего момента — такие же, как для цилиндрических редукторов.
С какими трудностями можно столкнуться?
Чаще всего, слабым местом автомобильного редуктора являются рабочие комплектующие, то есть те, которые подвержены значительному износу. Основной причиной являются повышенные нагрузки и длительное масляное голодание. Последний фактор связан с дефицитом или полным отсутствием трансмиссионной жидкости.
О поломке редуктора в автомобиле свидетельствует неприятный звук, гул, вибрация и щелчки в узлах, в которых сообщаются шестерни и подшипники. Если из строя вышли сальники, наблюдается течь трансмиссионной жидкости, регулярно просачивающиеся через образовавшиеся трещины.
редуктор в автомобиле поломка
Повреждение корпуса с обрывом креплений – нечастое, но весьма опасное явление. Оно происходит вследствие наезда транспортного средства на какое-то высокое или острое препятствие. В 70% случаев после подобного происшествия в месте крепления корпуса образуется трещина или группа трещин. Сразу они не вызовут никаких проблем, но в дальнейшем в них попадает грязь, пыль, вредящая структуре трансмиссионной жидкости.
Впоследствии сырье не может выполнять ранее возложенные на себя функции охлаждения и смазки шестерен. Это приводит к их перегреву, износу и даже поломке зубьев. Если корпус автомобильного редуктора подвергался повреждениям, об этом может свидетельствовать громкий гул от работающих элементов. Это заметно влияет на акустику и комфорт при езде. В местах повреждения корпуса или его креплений образуется течь масла.
Червячные редукторы: общие сведения
В основе механики работы червячного редуктора лежит идея передачи крутящего момента с винта особой резьбы на зубчатое колесо.
При этом в ходе работы механизма образуются значительные показатели силы трения между поверхностями червяка и зуба приводного механизма вала.
В результате устройство выделяет большое количества тепла, требует особых условий охлаждения, имеет низкую наработку на отказ.
С течением времени из-за разрушения элементов привода возможно возникновения люфтов и увеличение выделения тепла.
К достоинствам червячного редуктора относятся:
- плавность хода выходного вала;
- большие передаточные коэффициенты;
- для выполнения поставленных перед некоторыми механизмами задач полезно свойство самоторможения редуктора: вал невозможно прокрутить при отключенном приводе.
Есть у червячного редуктора весомый список недостатков. Кроме уже упомянутых (значительное выделение тепла, низкий срок службы), к ним относятся:
- сниженный коэффициент полезного действия, который падает в ходе эксплуатации из-за износа механики;
- необходима точная регулировка и настройка.
Червячный редуктор требует отдельного крепления при установке для гарантии отсутствия паразитных разнонаправленных сил, действующих на выходной и входной валы. Если это условие не соблюдено — срок службы устройства может быть снижен по сравнению с задекларированным производителем.
Варианты исполнения
Теперь поговорим о вариантах их исполнения, рассматривая разных производителей редукторов давления, можно отметить, что у каждого производителя есть свои фишки и полезности, которые определённо нужно учитывать при их приобретении. До этого, мы рассматривали два вида редукторов давления, имеющих классическое исполнение, а например другой производитель достаточно известный многим, предлагает вам получить и редуктор и фильтр в одном так сказать флаконе.
И если учесть что некоторые производители редукторов прямо указывают на то, что перед редуктором необходима обязательная установка сетчатого фильтра, то здесь вы сразу получаете два прибора в одном.
Спорить не буду, конечно, и цена у такого прибора довольно таки высока, и многие, наверное скажут: за эти деньги можно купить два простых мембранных редуктора и два промывных фильтра, но это уже как говорится на вкус и на цвет.
Но, например, в тесных условиях расположения вводного узла, сократить место и установить прибор два в одном может быть даже очень оправдано. Варианты исполнения редуктора с промывным фильтром могут быть разными, например колба фильтра может быть прозрачной из пластика, а может быть закрытого типа.
Здесь сложно сказать что лучше, кто то наверное хочет видеть сколько грязи собралось в корпусе фильтра, но правда в том, что при плохой воде, через какое то время прозрачная колба наверное уже будет не так прозрачна. При выборе редуктора, нужно обязательно смотреть на его характеристики, изделия с прозрачной колбой как правило идут только на холодную и часто по характеристикам выдерживают меньшее давление по сравнению с аналогичным но имеющим уже закрытую колбу. Есть редуктора со встроенным штатным косым фильтром защищающим его механизм . Редуктор давления может иметь отверстие под манометр что определённо очень удобно, поскольку не нужно устанавливать дополнительный узел с манометром. Благодаря манометру можно контролировать и выставить на выходе устройства необходимое давление. Теперь о регулировке, классический вариант исполнения редуктора предполагает регулировку давления воды по манометру, где сама регулировка производится при помощи поворота ключа или отвертки вставленными в регулировочную втулку редуктора, производя вращение втулки до необходимого значения показаний на манометре.
Этот способ, в принципе не обременителен, не требует много времени и достаточно прост. Но некоторые производители пошли ещё дальше и представили покупателю редуктора с возможностью регулировки давления от руки, ориентируясь по цифровым делениям шкалы расположенной прямо на корпусе редуктора.
Такой вариант определённо удобен, но как говорится, за всё нужно платить, в любом случае, что бы быть убеждённым на все 100, гораздо правильнее, контролировать давление по манометру, сравнивая его с цифровой шкалой указанной на редукторе.
Где применяют червячные редукторы
Червячные редукторы чаще всего используются в механизмах, где требуется передача незначительной мощности при большом коэффициенте преобразования. Например, устройства со слабыми высокооборотистыми двигателями, обеспечивающие малое количество ходов или оборотов исполнительного органа.
Множество механизмов могут требовать низкой угловой скорости поворота выходного вала. В этом случае червячный редуктор будет идеален. Он гарантирует значительный крутящий момент на выходе, а благодаря огромному передаточному числу — количество оборотов на выходе весьма мало. Это могут быть приводы ворот, различные подъемники рычажной конструкции.
Для решения некоторых задач может быть полезным особенность червячных редукторов, которая состоит в изменении направления выходного вала относительно входного на 90 градусов. Этот показатель никогда не изменяется.
Отдельно стоит отметить комбинированные зубчатые редукторы. В них осуществляется двойное преобразование: предварительное с помощью цилиндрической схемы и окончательное — червячной передачей. Этим достигается еще больший коэффициент преобразования для самых низких показателей угловой скорости выходного вала.
Редукторные передачи
Данная группа составляющих различается по принципу соединения зубцов ведущей и ведомой шестерен. Благодаря использованию различных вариаций, выделяют четыре группы редукторных передач в автомобилях:
- Коническая – конические шестерни в числе двух штук располагаются перпендикулярно друг другу. Эта схема используется в задне- и полноприводных автомобилях.
- Цилиндрическая – две цилиндрические шестерни сообщаются между собой параллельно. Эта схема используется в переднеприводных автомобилях.
- Гипоидная – шестерни располагаются по отношению друг к другу под углом 45 градусов. Эта схема используется в задне и полноприводных автомобилях.
- Червяная – сообщающиеся один винт с червячной ведомой шестерней.
Планетарный редуктор: общие сведения
Конструкция планетарного редуктора позволяет ему работать в двух режимах: в роли жесткого преобразователя механической энергии и в модели суммирующего механизма, который отбирает крутящий момент от двух приводов. К достоинствам планетарного редуктора относятся:
- компактность;
- универсальность применения выходного крутящего момента, как для привода валов, так и для передачи вращения шестерням;
- малый вес;
- высокий коэффициент полезного действия.
К недостатку планетарного редуктора относится его высокая стоимость. Это обусловлено как большим количеством деталей в составе механизма преобразования, так и требованиями высокой точности их изготовления.
Как работает планетарный редуктор
Передача вращения в планетарном редукторе производится от шестерни, которую вращает привод, к внешнему круговому элементу — эпициклу. Коэффициент преобразования зависит от соотношения числа зубьев на солнечной шестерне и планетарных зубчатых колесах.
Схема редуктора представлена на рисунке:
Когда водило, обозначенное зеленым, жестко зафиксировано — планетарный редуктор работает как простой преобразователь механической энергии одного привода. Второй вариант использования заключается во вращении солнечной шестерни и водила от разных источников. При этом энергия суммируется, а расчет итоговой мощности на эпицикле достаточно сложен.
Устройство, принцип работы и назначение УШМ
Источником вращающего момента для инструмента болгарок является встроенный в их конструкцию коллекторный электродвигатель. Окончательная рабочая величина момента вращения на рабочей насадке достигается с помощью редуктора, конструкция которого отличается компактностью для обеспечения минимальных габаритов всего электроинструмента, что является важным параметром для ручного использования устройства.
Схема работы болгарки. Источник
Из технического названия УШМ следует ее основное предназначение — шлифовка поверхностей обрабатываемых материалов. Однако, универсализм и многофункциональность болгарок позволяют при помощи сменных насадок выполнять такие технологические операции как резка, зачистка, полирование и некоторые другие.
Как устроен редуктор, в разрезе, фото и чертежи
Минимальные габариты редуктора обеспечиваются применением конической передачи. Малая коническая шестерня входит в зацепление с большой, при этом меняется на 90° направление вращения вала ротора электродвигателя, чем сокращается размер болгарки в длину. Узкая по толщине ведомая шестерня позволяет конструкцию корпуса редуктора сделать максимально плоской, что обеспечивает работу болгарки в труднодоступных местах.
Редуктор болгарки в разрезе. Источник фото
.
Опорные узлы валов ротора и шпинделя выполняются с применением шарикоподшипников, игольчатых и втулок из антифрикционных материалов в зависимости от модели болгарки, способных выдерживать большие осевые нагрузки. Корпус, в котором собраны валы ведомой и ведущей шестерен, подшипниковые узлы надежно защищает от пыли, которая образуется при работе болгаркой. Пример конструкции редуктора на представленном изображении. Как разобрать с целью диагностиик и проведения ремонта возможно узнать из отдельной статьи.
Регулировка
Конический редуктор болгарки будет без проблем работать при свободно вращающихся в подшипниках валах, которые не имеют люфтов. Это достигается установкой дополнительных металлических прокладок на ведущем и ведомом валах, для устранения зазоров образовавшихся в процессе сборки.
Особенностью конической передачи является регулировка самого зацепления. Необходимо обеспечить совмещение начальных конусов шестерен. Здесь также следует учесть наличие теплового зазора, который исключает заклинивание передачи при нагреве во время работы. Для этого между корпусом и крышкой редуктора устанавливаются металлические прокладки. Контроль правильности регулировки осуществляется по пятну контакта. Практически это делается нанесением красящего вещества, например, синьки на поверхности зубьев и после обкатки на рабочем режиме визуально определяется площадь рабочей поверхности зуба, на которой синька отсутствует. Правильное расположение и размеры пятна контакта на изображении ниже.
В зависимости от степени точности передачи должно быть:
а = (0,4 – 0,8)b;
hср. = (0,6 – 0,9)h.
В болгарках между крышкой и корпусом редуктора устанавливаются металлические прокладки, количество которых соответствует правильной начальной регулировки зацепления. По мере износа зубьев для сохранения зазора и нормальной работы передачи часть прокладок убирается, тем самым обеспечивается продолжительность эксплуатации редуктора болгарки.
Передаточное число (отношение)
УШМ (болгарка) MAKITA GA9010C. Фото 220Вольт
В классическом понимании передаточное отношение редуктора болгарки, как собственно и любого другого механического редуктора, это отношение оборотов ведущего вала к оборотам ведомого. Для большинства УШМ оно колеблется от 2,5 до 4. Редуктор является понижающим с целью обеспечить обороты, при которых не происходит быстрый перегрев обрабатываемой поверхности и достигается требуемая для работы величина крутящего момента.
В большей степени передаточное отношение редукторов болгарки зависит не от модели производителя, а от мощности болгарок. Менее мощные болгарки имеют более высокие обороты шпинделя и соответственно меньшее передаточное число. Для мощных профессиональных болгарок важен высокий крутящий момент и для работы с насадками больших диаметров с целью обеспечения безопасности не применяются большие обороты шпинделя. Здесь передаточные отношения ближе к максимальным значениям.
Где применяется планетарный редуктор
Благодаря малым размерам и плавности хода, планетарный редуктор рекомендован для точных механизмов. На массовом рынке предлагается широкий спектр изделий. Доступны редукторы с разным коэффициентом преобразования, которые могут передавать большую мощность, снижая угловую скорость выходного устройства. Это может быть крайне полезным в металлообрабатывающих станках.
Хорошие результаты показывают планетарные редукторы в различных подъемниках и транспортерах. Они способны обеспечить плавное изменение мощности при незначительных бросках нагрузки на приводе. Для обеспечения высокой мощности транспортеров можно применять дополнительные приводы с планетарными редукторами в режиме суммирования, которые смогут обеспечить создание длинных высоконагруженных транспортеров или подъемников.
Описание конструкции
Редукторы с червячным зацеплением — один из наиболее распространённых типов редукторов. Червячная передача представляет собой зацепление червяка с червячным колесом. Червяк – это винт с нарезанной на нём резьбой, по профилю близкой к трапецеидальной. Червячное колесо — косозубое зубчатое колесо со специальным профилем зубьев. При вращении червяка витки резьбы перемещаются вдоль его оси и толкают в этом направлении зубья червячного колеса. Ось червяка скрещивается под прямым углом с осью червячного колеса, расстояние между ними — определяющий размер редуктора. В редукторах российского производства этот размер является составной частью обозначения редуктора и определяет его габарит. Например, Ч-80 — червячный одноступенчатый редуктор с межосевым расстоянием 80 мм, а Ч-100 соответственно имеет межосевое расстояние 100 мм.
