Описание зубчатых пар применяемых в редукторах

Требования по монтажу, ремонту и эксплуатации

Все редукторы снабжаются паспортом на соответствие техническим условиям изготовления и паспортом на смазку. В паспорте редуктора указывается характеристика редуктора, условия применяемости. Эксплуатационным персоналом в паспорт редуктора заносятся сведения об условиях эксплуатации, о конструктивных изменениях, капитальных ремонтах и устройствах по технике безопасности, результатах осмотров. В прилагаемом к редуктору паспорте смазки указывается рекомендуемый сорт смазки, количество и периодичность замены. Паспорта отсылаются заказчику вместе с редуктором и используются в течение всего времени эксплуатации. Заполнение и ведение паспорта является обязательным условием, обеспечивающим нормальную работу редуктора.

8.6: Ступенчатые зубчатые редукторы

В некоторых ситуациях, для проекта может потребоваться использование механического преимущества, которое не может быть достигнуто с помощью простого передаточного отношения, или является практически не реализуемым. Например, если для проекта робота VEX требуется создание передаточного отношения 12:500, это может стать проблемой, так как шестерни с 500-ю зубьями не существует. В данной ситуации, проектировщик может использовать несколько зубчатых редукторов в одном механизме. Это называется ступенчатым изменением передаточного числа (зубчатым редуктором).

В ступенчатой системе передач присутствует несколько пар шестерен. Каждая пара обладает собственным передаточным отношением, при этом пары соединяются между собой с помощью оси. В результате получается ступенчатая система передач, которая, как и прежде, имеет ведущую и ведомую шестерни, а также обладает передаточным числом (теперь называемым «сложным передаточным числом»). Сложное передаточное отношение рассчитывается путем умножения передаточных чисел всех взятых пар шестерен.

Для примера, представленного выше, суммарное передаточное число рассчитывается следующим образом:

Сложное передаточное число = Число 1 х Число 2 = (60 / 12) x (60 / 12) = (5) x (5) = 25

Это означает, что выходной вал вращается в 25 раз медленнее входного вала при 25-кратном крутящем моменте. Сложные передаточные числа легко складываются!

В примере выше представлена коробка передач, состоящая из двенадцати передач 12:60 в составе ступенчатого редуктора. Этим достигается сложное передаточное число 224 140 625, что равно почти четверти биллиона к одному. Это означает, что количество оборотов на входе, равное 244 140 625, даст всего 1 оборот на выходе! Интересный факт: если вход будет вращаться раз в секунду, для получения одного единственного оборота на выходе потребуется приблизительно 7 лет и 9 месяцев.

Источник

Монтаж и установка редуктора

Для нормальной работы редуктора необходимо соблюдать следующие условия при монтаже и установке:

• фундамент должен быть жёстким и не давать оседания отдельных частей при работе (при этом перекашиваются оси валов и создаются дополнительные усилия на подшипники и валы);
• при установке редуктора необходимо отрегулировать совмещение осей валов двигателя, редуктора и рабочей машины.

При установке на валы редуктора шкивов, звёздочек, муфт, шестерен насаживаемую деталь следует предварительно разогреть перед посадкой до температуры 100-150 °С. Не следует допускать непосредственного удара по насаживаемой детали молотком или кувалдой, так как это может повредить зацепление или подшипники.

Применение механизма

Назначение редуктора неограниченное, большинство сложных машин и агрегатов имеют его в структуре механизма. В тяжелой промышленности чаще всего применяются червячные и цилиндрические механизмы, предназначенные для передачи усилия на инструмент.

Также он является основной составной частью механизма любого автомобиля, где применяются несколько подобных элементов. Он встречается в коробке передач, карданном вале, бензиновом насосе, тормозной системе и других узлах.

Некоторые автовладельцы думают, что редуктор и дифференциал имеют идентичную конструкцию и выполняют схожие функции. Но в отличие от редуктора, который изменяет крутящий момент, дифференциал распределяет крутящий момент между осями в определенной пропорции, без его повышения или понижения.

Редукторы давления можно встретить при добывании газа. Их применение позволяет контролировать давление и изменять его направление, будь то давление газа или воды. В нефтеперерабатывающей области подобный механизм используется в генераторных установка, различных мешалках, системах отопления и вентиляции. На цементных заводах применяются планетарные модели, которые являются составными частями транспортных лент, передающих огромное количество материалов. Назначение колесных редукторов состоит в работе ленточных транспортёров.

Практически на каждом производство используются устройства типа лебедок и подъемников, каждый из которых имеет в конструкции редуктор. Подобные механизмы встречаются в землеройной технике, которая применяется в строительстве и промышленных карьерах.

Встретить такие модели можно в различных бытовых приборах. Но чаще всего встречаются мотор-редукторы (в кухонных комбайнах, стиральных машинах, перфораторах и дрелях). В перфораторах применяют комбинацию планетарного и мотор-редуктора, что позволяет добиться оптимальной работы поступательно-вращающихся элементов.

Следует отметить, что практически каждый современный сложный механизм не может обойтись без использования редуктора. Данный элемент позволяет значительно повысить производительность двигателей, передачу силового усилия между конструкционными элементами и минимизировать износ механизмов. Выбор подходящей модели, своевременное обслуживание и соблюдение нормативной нагрузки, позволит полноценно использовать редуктор весь гарантийный срок, не зависимо от сферы его использования.

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

Для изменения характеристик крутящего момента используется специальный механизм, который получил название «редуктор». Данное слово образовано от латинского reductor — отводящий назад или возвращающий, что очень точно отображает принцип работы этого механизма. На данный момент существует несколько видов редукторов, которые применяются в различных агрегатах для трансформации и передачи крутящего момента от двигателя устройства, к потребителям мощности.

Читать также: Чем найти проводку в стене прибор

Пуск редуктора

Перед пуском редуктора в эксплуатацию надо, если возможно, провернуть зацепление от руки раньше, чем включать двигатель. Если редуктор перегревается, необходимо проверить уровень масла. Уровень масла должен быть в пределах, оговоренных в технической документации. Если уровень масла в пределах допустимого, необходимо проверить правильность монтажа редуктора.

Перегрев подшипников редуктора происходит по следующим причинам:

• дополнительная нагрузка от оседания фундамента или перекоса муфт;
• при засорении смазочных каналов;
• чрезмерно высокая вязкость масла;
• при больших или малых зазорах в подшипниках.

Корпус и крышка редуктора снаружи должны систематически очищаться от пыли, грязи, масла. Рассеивание тепла от корпуса зависит от теплопередачи через наружную поверхность.

Устройство и принцип работы

Конструкция мотор-редуктора представляет собой соединенные в единый блок механический редуктор и электрический двигатель. Благодаря этому, в технологической установке требуется закладывать одно место установки, вместо двух. Также не придется обеспечивать сносность валов двигателя и редуктора, подбирать и монтировать муфту, передающую вращение. Общая конструкция мотор-редуктора имеет некоторые отличия от раздельных вариантов. Корпус передачи изготавливается с необходимым запасом прочности, обеспечивающим надежное функционирование устройства с закрепленным тяжелым мотором. Для монтажа двигателя на корпусе выполняются специальные посадочные места. В конструкции ведущей шестерни редуктора предусматриваются цилиндрические отверстия, используемые для установки вала приводного мотора. На корпусе дополнительно предусматривают элементы крепления для монтажа мотор-редуктора в технологическую установку. В качестве электропривода мотор-редуктора допускается применять любые типы электродвигателей. Наиболее часто встречаются модели, использующие стандартные асинхронные электродвигатели. Для реализации моноблочного исполнения выбирают модели фланцевого типа.

Принцип действия мотор редуктора не отличается от работы классического редукторного электропривода. Момент вращения двигателя передается на ведущую шестерню, фактически установленную на валу мотора. Благодаря зубчатому зацеплению, вращающий момент преобразуется одним или несколькими ведомыми элементами, которые в свою очередь оказывают воздействие на вал технологического механизма.

Выходная скорость вращения зависит от параметров двигателя и передаточного отношения редуктора. Для получения повышенного коэффициента преобразования используются многоступенчатые модели. При необходимости коррекции скорости, мотор-редукторы легко интегрируются в системы с регулировкой оборотов посредством управляемых преобразователей.

Источник

Смазка

Нормальная работа редуктора обеспечивается только при условии применения сорта масла, указанного в паспорте. При удалении из масла посторонних частиц от начального износа зубчатых колёс следует после первых двух недель работы остановить редуктор, слить масло и промыть передачи тёплым маслом. Масло следует профильтровать и залить в редуктор. Смена масла проводится один раз через 3-6 месяцев эксплуатации редуктора, при планово-предупредительном ремонте агрегата.

Температура застывания применяемой смазки должна быть ниже минимальной температуры окружающей среды. Температура масляной ванны цилиндрических и конически-цилиндрических редукторов при непрерывном режиме работы не должна превышать 60 °С. Планово-предупредительный осмотр редуктора следует проводить не реже одного раза в 3-6 месяцев.

При осмотре необходимо обратить внимание на износ зубьев передачи. При этом необходимо замерять величину износа, проверять состояние поверхности зуба. Если при осмотре зубчатых колёс и шестерен обнаружены дефекты: трещины у корня зуба; осповидный износ рабочей поверхности зубьев – значительный абразивный износ; большое количество задиров – зубчатые колёса и шестерни подлежат замене.

Во время планово-предупредительных осмотров цилиндрических редукторов с подшипниками скольжения необходимо проводить контроль перекоса осей. При перекосе осей нагрузка концентрируется на одном из концов зуба, что вызывает быстрый износ. Контроль перекоса проводят путём замера зазора между зубьями шестерни и колеса. Разница между зазорами с1 и с2 , замеренными с двух противоположных концов зуба, даст величину перекоса (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 – Способ контроля перекоса осей

Наибольшая допускаемая разница боковых зазоров зубчатых передач приведена в таблице 6.12.

Таблица 6.12 – Наибольшая допускаемая разница боковых зазоров, мкм

Фундаментные болты затягивают равномерно, поочерёдно, понемногу подтягивая все болты. При установке редуктора нужно предусмотреть возможность сбора сливаемого из редуктора масла. В редукторах с централизованной системой смазки перед сборкой необходимо очистить, продуть и промыть маслоотводящую систему. Резьбовые и фланцевые соединения необходимо уплотнить. Редукторы, подшипники которых смазываются при помощи специальных каналов, должны быть установлены по уровню в двух взаимно перпендикулярных направлениях по контрольной площадке крышки редуктора.

Измерение бокового зазора проводят прокатыванием двух свинцовых проволочек между рабочими профилями зубьев (рисунок 6.6, рисунок 6.7).

Рисунок 6.6 – Схема прокатывания пластинки или проволочек

Рисунок 6.7 – Проверка бокового зазора прокатыванием проволочек или пластинки из свинца

При укладке толщина проволочек или пластинки должна быть примерно равной 2,0-2,5 величинам бокового зазора. Толщина прокатанных материалов замеряется микрометром.

Необходимо следить за тем, чтобы при открытых люках внутрь редуктора не проникали пыль, грязь и посторонние предметы, поэтому не рекомендуется класть болты, ключи и прочий инструмент на крышку редуктора при ремонтах и осмотрах.

В процессе планово предупредительного осмотра необходимо проводить проверку перекоса и смещения выходных валов редуктора. Если фактические величины перекоса и смещения их осей велики – необходимо провести регулировку всей установки.

Признаки браковки и нормы износа зубчатых колёс:

• трещины усталости у основания зуба, поломка зуба;
• повреждение рабочей поверхности зубьев усталостным выкрашиванием более чем на 30%, при глубине ямок выкрашивания более 10% толщины зуба;
• трещины на ступице, ободе или диске;
• износ слоя цементации свыше 60% толщины для зубчатых колёс с цементированными зубьями;
• износ зуба по толщине более указанного в таблице 6.13, таблице 6.14.

Таблица 6.13 – Предельно допустимый износ зубчатых колёс

Таблица 6.14 – Нормы предельно допустимого износа для зубчатых колёс редукторов и рабочих машин

Повторная установка шестерен при ремонтах допускается в случаях, если износ по профилю зуба не превышает 50% предельно допустимого. Возможна установка шестерен с большим износом, если гарантируется, что износ до следующего капитального ремонта не превысит предельно допустимых размеров. Виды износа зубчатых колес приведены в таблице 6.15. Допустимые величины износа зубьев колёс зубчатых передач по боковому зазору приведены в таблице 6.16.

Таблица 6.15 – Виды и причины износа зубчатых колёс

Таблица 6.16 – Допустимый износ зубьев колёс зубчатых передач по боковому зазору

Примечание: m – модуль зуба в мм.

Достоинства и недостатки передач в зависимости от типа зубьев

А. Колеса прямозубые

Это наиболее распространенная разновидность зубчатых колес. Их зубья располагаются в плоскостях перпендикулярных по отношению оси вращения, а линия соприкосновения зубьев у шестерни проходит, наоборот, параллельно этой оси. Колеса с прямыми зубьями обладают наименьшей стоимостью, но они обеспечивают крутящий момент, максимальное значение которого немного меньше, чем могут создавать косозубые или шевронные. Кроме того, шестерни с такими зубьями больше шумят, чем шестерни с более сложными по форме зубьями.

Уход и надзор за зубчатыми передачами и редукторами при эксплуатации

При приёмке смены зубчатые передачи и редукторы осматривают в случаях, когда об этом даны указания в правилах технической эксплуатации отдельных видов оборудования.

При осмотрах необходимо:

• проверить уровень масла в редукторе и убедиться в исправности указателя уровня путём пробного спуска масла через кран или пробку редуктора;
• проверить, нет ли утечки масла, при необходимости, принять меры к устранению;
• проверить через люк поступление масла через брызгала;
• проверить в редукторах, снабжённых индивидуально-циркуляционными системами смазки, достаточно ли масла поступает к подшипникам и зубчатым сцеплениям, и в случае необходимости, отрегулировать его подачу, проверить герметичность соединений маслопроводов, давление и температуру масла на входе, перепад давления до и после фильтра охладителя;
• проверить наличие смазочного материала на зубьях открытых передач и реечных зацеплений, в случае необходимости, смазать их.

Уход за подшипниками скольжения и качения, болтовыми и шпоночными соединениями редукторов осуществляется в соответствии с указаниями, данными в соответствующих разделах. Температура масла в редукторах с цилиндрическими и коническими передачами при нормальных условиях работы должна быть не выше 60 °С, а с червячными передачами – не более 75 °С. В редукторах, подвергающихся нагреву теплоизлучением, температура масла может быть выше указанной.

Уровень масла в редукторах при смазке погружением поддерживают так, чтобы:

• смазывающиеся колеса цилиндрических передач, вращающихся с окружной скоростью выше 3,0 м/с, погружались в масло не более, чем на высоту зуба;
• конические колёса при окружной скорости в пределах до 5,0 м/с погружались в масло на всю длину зуба;
• в червячных передачах при окунании червяка последний погружался не более, чем на высоту витка, а при верхнем расположении червяка – не более, чем на высоту зуба червячного колеса.

Масляные ванны редуктора заполняют маслом назначенного сорта и марки, предварительно проведя анализ масла. Запрещается замена смазочного материала одного сорта смазочным материалом другого сорта или марки без разрешения лица, ответственного за состояние смазочного хозяйства завода.

Во всех редукторах ёмкостью свыше 50 литров залитое масло не реже одного раза в 3-6 месяцев подвергают лабораторному анализу. Масло считается отработанным и подлежит замене свежим при обнаружении следующих признаков старения:

• повышение кислотности масла до 5 мг КОН (едкого калия) на 1 г масла;
• изменение вязкости на 25% первоначальной величины;
• содержание воды в масле свыше 2%;
• если водная вытяжка имеет кислую реакцию, то свыше 0,5%;
• наличие в масле свыше 0,5% механических примесей.

Присутствие в масле примесей, оказывающих абразивное действие, не допускается. При смене масла внутреннюю поверхность корпуса редуктора и расположенные в нём детали необходимо очистить от грязи и промыть керосином.

При струйной подаче масла к зубчатым зацеплениям (поливанием) нужно обеспечить поступление масла из расчёта не менее 3,0-4,0 л в 1 минуту на каждые 100 мм ширины колеса. Большее значение относится к быстроходным (свыше 15 м/сек.) и тяжелонагруженным редукторам. Масло должно выходить из сопла тонкими струями, покрывающими всю длину зуба.

В редукторах, обслуживаемых принудительной циркуляционной смазочной системой, масло заменяют:

• при возрастании кислотности до 4 мг КОН на 1 г масла;
• при изменении вязкости масла на 15% от первоначального значения;
• при наличии кислой реакции водной вытяжки, если содержание в масле связанной влаги (эмульсии) свыше 0,1%;
• при наличии в масле свыше 2% свободной воды или свыше 0,5% механических примесей.

Масло, содержащее более 0,2% механических примесей или свыше 0,5% воды, подвергают центрифугированию.

В редукторах, подвергающихся при работе интенсивному нагреву, масло заменяют не реже одного раза в год. Места разъёма корпуса редукторов, крышки подшипников и крышки люков для осмотра зацеплений и заливки масла должны быть надежно уплотнены.

Не допускается работа механизма, если в редукторе обнаружен необычный шум, стук или повышение температуры масла выше допустимого предела. При работе редуктора шум, проверяемый слуховой трубкой, должен быть незначительным, ровным, без постукиваний и тресков. Зависимость между характером шума и недостатками передачи указана в таблице 6.17.

Таблица 6.17 – Характерные шумы зубчатых передач

Расположение отпечатков на головках зубьев выше начальной окружности указывает на увеличение межцентрового расстояния, а расположение отпечатков ниже делительной окружности на то, что валы слишком сближены.

Если при вращении зубчатой передачи в рабочем и противоположном направлениях оба отпечатка располагаются на рабочем и нерабочем профилях у одного края зуба – это cвидетельствует о непараллельности валов.

Если при вращении зубчатой передачи в двух противоположных направлениях отпечатки на рабочем и нерабочем профилях зуба располагаются у противоположных краев зуба – это является признаком перекоса валов.

В конических зубчатых передачах 3 класса точности длина пятна касания должна быть не менее 50% длины зуба; при этом на 30% своей длины пятна касания должны быть по всей высоте зуба.

В зубчатых передачах 4 класса точности эти показатели должны быть равны cоответственно 40% и 20%.

В червячных передачах наименьшие размеры пятна касания при проверке на краску или металлический блеск должны быть не менее следующих величин:

• для передач 3 класса точности – 60% по высоте зубьев, 50% по длине зубьев;
• для передач 4 класса точности – 50% по высоте зубьев, 35% по длине зубьев.

При обнаружении неравномерного износа зубьев по длине проверяют правильность положения и прямолинейность валов зубчатой передачи.

Конструктивные особенности

Существует два типа конических редукторов:

Под узким типом редуктора подразумевается то, что ширина зубчатого колеса будет равна четверти внешнего конусного расстояния. Передаточные числа в диапазоне 3-5, а число зубьев у шестерни 20-23. У редукторов широкого типа ширина колеса варьируется в пределах от 0,3 до 0,4 внешнего конусного расстояния. Значения передаточных чисел будут 1-2,5, а количество зубьев шестерни от 25 до 28.

На рисунке ниже изображен чертеж конического редуктора, на котором видно, что зубчатые колеса соприкасаются под определенным углом. Валы установлены на однорядные роликовые подшипники и находятся в закрытом корпусе с крышкой. В большинстве случаев, материалом для корпуса служат сталь или чугун, но встречаются модели из легких сплавов. В конструкции используются шестерни конического типа, имеющие прямые или косые зубья. Использование радиальных подшипников позволяет выдерживать большие осевые нагрузки.

По типу исполнения, конические редукторы могут содержать одну или несколько ступеней, с увеличением которых будет задействовано большее количество валов и конических пар. Самыми распространенными на сегодняшний день являются редукторы конические одноступенчатые. Благодаря двухступенчатым и трехступенчатым агрегатам получается достичь требуемого вращающего момента и реверсивного движения.

В независимости от количества ступеней, вращение к редуктору от электродвигателя передается при помощи муфты, клиноременной или цепной передачи. На рисунке ниже изображена кинематическая схема одноступенчатого редуктора.

Смазка конической пары осуществляется при помощи масляной ванны. Одна из шестеренок частично погружена в масло и при вращении перемещает часть масла на другую шестерню, с которого масла вновь капает в ванну. Во время работы агрегата часть масла попадает на внутренние стенки корпуса, в которых находятся технологические отверстия. Через них масло попадает к подшипникам и смазывает их.

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.