Червячный редуктор — устройство, принцип работы, классификация

Канонический вид механического редуктора

Ведущее зубчатое колесо — В

Ведомое зубчатое колесо — А

Реду́ктор (механический) — механизм по передаче мощности вращением, главной функцией которого является редукция, то есть, снижение усилия, необходимого для привода устройства, преобразующего передаваемую мощность в полезную работу. Каноническим видом механического редуктора является пара взаимозацепленных цилиндрических шестерён, из которых ведущая шестерня меньшего размера, а ведомая — большего.

Преимущества

• Основное преимущество этого вида конструкции — компактность и, соответственно, экономия места в машине в сравнении с другими видами (например, с цилиндрическим);
• Передаточное число может достигать 1: 110. Такой показатель в других типах может быть достигнут только с использованием как минимум трех ступеней;
• Особенности зацепления позволяют работать с минимальным уровнем шума, что обусловливает применение редуктора в машинах, где необходима бесшумность;
• В сравнении с другими конструкциями червячное устройство работает наиболее плавно;
• Устройство редуктора обеспечивает ему ценное свойство — «самоторможение» (отсутствие обратимости). Когда отсутствует движение ведущего вала, происходит притормаживание ведомого, причем провернуть его невозможно. Действие этого фактора начинается, когда передаточное число достигает 35 и превышает его.

Как это работает

Редуктор с цилиндрическими шестернями

Работа любого редуктора подпадает под действие Золотого правила механики: редуктор практически не изменяет передаваемую вращением мощность (с поправкой на КПД), а лишь взаимообратно изменяет две её составляющие — крутящий момент и угловую скорость. Величина изменения определяется передаточным отношением. При этом, редукция усилия предполагает, что крутящий момент на входе в редуктор будет меньше, чем на выходе с него, а угловая скорость, соответственно, наоборот — на входе будет больше чем на выходе. Передаточное отношение любого подобного редуктора больше единицы, а сам термин «редуктор», упомянутый без каких-либо дополнительных определений к нему, подразумевает именно редуктор подобного плана.

В редких случаях (в основном, из компоновочных соображений) в технике применяются редукторы с передаточным отношением меньше единицы. Такой редуктор в русскоязычном речевом обиходе называется «повышающим редуктором». Определение «повышающий» здесь происходит как от факта повышения усилия, необходимого для привода конечного устройства, так и от повышения угловой скорости ведомой шестерни в таком редукторе. Формально, исходя из этимологии термина «редуктор», термин «повышающий редуктор» есть оксюморон, но фактически распространённого синонима в русском языке нет, а, возможно, более подходящий сюда термин «мультипликатор» в обиходе практически не используется и малопонятен. При этом такой термин как «повышающая передача» официально зафиксирован ГОСТ-ом и правомерно присутствует в инженерно-техническом лексиконе.

Классификация редукторов

Редукторы бывают конические, цилиндрические, волновые, планетарные – это зубчатые типы передач, а также червячного типа. Кроме того они могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми и трехступенчатыми системами. При этом в двухступенчатых и трехступенчатых редукторах могут применяться разные типы передач. Помимо подразделения по типам передач, редукторы делятся и по своему конструктивному исполнению.

Типы редукторов по такому принципу делятся на механические и мотор-редукторы.

Механические редукторы представляют собой просто механические передачи, а мотор-редукторы — это совмещенные в одном корпусе редуктор и электродвигатель. По типу расположения в пространстве редукторы делятся на горизонтальные и вертикальные.

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.

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.

Проектирование червячного редуктора

Смастерить червячный редуктор своими руками практически невозможно.  Расчёт червячного механизма должен осуществляться квалифицированным специалистом. Когда чертёж будет сделан, все детали по нему изготавливаются только из материалов надлежащего качества, иначе зубчатый механизм может выйти из строя после непродолжительной работы. Сборка червячного редуктора, также должна осуществляться опытным мастером. Несоблюдение этого правила может значительно снизить эксплуатационный ресурс детали, ведь кроме правильной установки валов, понадобится тщательная регулировка червячного механизма.

Если необходимо применение червячного редуктора для того чтобы установить самодельный механизм по передаче крутящего момента, то в это случае лучше использовать уже готовые б/у изделия от техники, в которой используется подобный вид передачи крутящего момента. В том случае, когда осуществляется самостоятельная разработка новых устройств, которые будут запатентованы, проектирование червячного редуктора следует заказать в конструкторском бюро, занимающемся подобными разработками.

Применение червячного редуктора

Принцип работы червячного редуктора делает его востребованным при необходимости одновременного соблюдения нескольких показателей:

• Увеличение крутящегося момента;
• Понижение частоты вращения;
• Малая периодичность включения.

Если взять во внимание, как работает червячный редуктор, то становится понятным применение его в конвейерах и подъемниках, транспортерах и насосах, электроприводах ворот и бетономешалках, системах вентиляции и климатотехники, мотор-редукторах.

В зависимости от назначения выделяют три типа конструкции: одноступенчатые, двухступенчатые и комбинированные (зубчато-червячные). Все три типа требуют в эксплуатации усиленной смазки вязкими составами. Это условие является главным для бесперебойной работы и повышения КПД.

Купить червячный редуктор — значит обеспечить бесшумное и плавное функционирование в соответствии с назначением системы.

Запросить стоимость оборудования

Другие статьи

Предохранительные муфты

Предохранительные муфты входят в число наиболее ответственных узлов привода, обеспечивающих не только передачу крутящего момента, но и защиту оборудования от чрезмерных нагрузок и др. нештатных ситуаций. Компания «Ф и Ф», в качестве официального представителя в России, предлагает большой выбор муфт одного из ведущих мировых производителей –  компании  FLENDER.

Привод для конвейера

В организации ритмичной работы технологической цепочки промышленных предприятий конвейер играет одну из главных, если не главную роль. При правильном проектировании и использовании надежного оборудования конвейер будет приносить огромную прибыль, при недочётах и непродуманном выборе производителя и поставщика – простои и материальные убытки.

Привод прокатного стана

Придать металлу нужную форму можно разными методами. Широкое распространение получила прокатка материала. Важную роль в этом процессе играет электропривод прокатного стана. Характеристики устройства определяют скорость обработки металла, эксплуатационную надежность, величину махового момента и т. д. Электропривод прокатного стана подвергается ударной нагрузке, превосходящей номинальную нагрузку двигателей.

Вернуться к списку статей

Основные характеристики редуктора

Таковыми являются: тип передачи, тип зацепления, КПД, передаточное отношение, величина передаваемой мощности (номинальный крутящий момент на тихоходном валу и максимальные окружные скорости зубчатых колёс), число ступеней редукции.

Классификация редукторов по ГОСТу

Прежде всего редукторы классифицируются по типам механических передач: цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые, спироидные и комбинированные.

Также редукторы можно классифицировать по типу корпусов, по способу охлаждения, по типам используемых подшипников, по скоростям вращения, передаточному числу; передаваемой мощности.

Корпуса редукторов

В серийном производстве широко распространены стандартизованные литые корпуса редукторов. Чаще всего в тяжёлой промышленности и машиностроении применяются корпуса из литейного чугуна, реже из литейных сталей. Когда требуется максимально облегчить конструкцию применяют легкосплавные корпуса. На корпусе редуктора чаще всего имеются места крепления — лапы и/или уши, за которые перемещают и/или крепят редукторы к основанию. На выходе валов располагают уплотнения для предотвращения вытекания масла. На корпусах редукторов зачастую располагают конструкционные элементы, предотвращающие увеличение давления внутри редуктора, возникающее от нагрева редуктора при его работе.

В штучном производстве широко используются сварные корпуса, позволяющие получать индивидуальные конструктивные решения.

Передаточное отношение

В дополнение к общему определению передаточного отношения, предполагающему отношение угловых скоростей ведущей и ведомого валов , в любом механическом редукторе на зубчатых колёсах таковое может быть подсчитано без замеров угловых скоростей по формулам, учитывающим число зубьев. Для определения передаточного отношения любого редуктора из двух взаимозацепленных зубчатых колёс, независимо от их формы и типа зацепления (цилиндрического, конического, гипоидного, червячного), верна формула вида где — число зубьев ведущего зубчатого колеса (число заходов червяка), а — число зубьев ведомого зубчатого колеса. Передаточное отношение планетарного редуктора определить таким образом также возможно, хотя оно не имеет единой формулы подсчёта, и для его определения по числу зубьев всегда надо понимать, какое звено планетарного редуктора является ведущим/ведомым/опорным, а также учитывать тип и форму конкретного планетарного механизма.

Общее передаточное отношение всех редукторов, задействованных в конкретной кинематической цепи, равно произведению их передаточных отношений.

Редуктор со ступенчатым изменением передаточного отношения называется коробкой передач, с бесступенчатым — вариатор.

Червячные редукторы

Эти редукторы имеют одну или две передачи червячного типа. Винт, который лежит в основе такой передачи, своим видом похож на червяка. Червячный редуктор чаще всего применяется для сообщения энергии вращения между осями, скрещивающимися в пространстве, чаще всего перпендикулярно.

В червячных редукторах уменьшение угловой скорости выходного вала и увеличение крутящего момента происходит за счет преобразования энергии, заключенной в высокой угловой скорости и низком крутящем моменте на входном валу. Такие редукторы имеют высокую универсальность и обширную область применения.

Наибольшее распространение имеют одноступенчатые червячные редукторы однако встречаются и двухступенчатые. В них два одноступенчатых червячных редуктора скомпонованы в единый механизм. Выходной вал, как правило, полого типа, одного редуктора имеет жёсткое соединение с входным валом второго редуктора. Двухступенчатая компоновка позволяет добиться высокого передаточного отношения всего редуктора, что даёт возможность получения большего крутящего момента при малой входной мощности. Встречаются редукторы, в которых червячная передача совмещена с цилиндрической или передачей иного типа.

Рулевое управление

Он используется в автомобиле не только в мостах, но и в рулевой системе. На самом деле жидкостный рулевой редуктор – это старейшая система, которая прошла множество изменений, но технический принцип ее остался общим.

Рулевой редуктор в автомобиле служит для того, чтобы было легче крутить руль даже на автомобиле без усилителя руля.

Рулевой редуктор имеет ряд преимуществ, главным из которых является большое отношение передачи энергии. Можно сказать, что к достоинствам относится низкий шум работы редуктора и плавность хода. Рулевой редуктор также обладает и недостатками, главным из которых является быстрый износ цепного механизма и обильное выделение тепла. Приводом для рулевого преобразователя энергии служит рулевое колесо.

Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней

Виды червячных редукторов

Червячные редукторы могут существенно отличаться в зависимости от области применения механизма.

Основные отличия, которые могут использоваться в конструкции:

• Разное число заходов;
• Материал детали;
• Направление резьбы;
• Профиль резьбы;
• Типами применяемого винта.

Данные отличия могут присутствовать в различных сочетаниях. Какие виды червячных редукторов использовать решает инженер на стадии проектирования и разработки устройств и механизмов, использующих такие типы передачи крутящего момента.

Система смазки редуктора

Каждый такой агрегат автомобиля имеет систему смазки. Масло под давлением подает на подшипники и цепной механизм. Помимо своей прямой обязанности система смазки охлаждает и выносит лишние элементы износа из корпуса редуктора, которые смогут привести в негодность цепные шестеренки. Эти элементы выходят из системы с маслом и задерживаются фильтром.

Чтобы масло не смогло вытекать из корпуса редуктора, требуются специальные сальники. Специальные сальники в автомобиле есть не только в этой системе. Эти сальники есть везде, где требуется герметичность. Для того, чтобы сальники создавали герметичность, сальники нужно правильно установить. Замена сальников является такой же сложной процедурой, как и ремонт редуктора. Первой причиной того, что требуется заменить сальники, является след масла на корпусе.

Ремонт редуктора

Несложный ремонт червячного редуктора можно осуществить собственными силами. Если мотор и привод объединены в одном корпусе, то следует аккуратно разобрать механизм.

Часть общего картера, в которой находится привод, также подлежит разбору.  Если конструкция червячного привода изготовлена под высокоскоростной мотор, то, прежде чем приступать к разбору редуктора, необходимо слить трансмиссионное масло из корпуса.

В редукторе этого типа применяются высококачественные подшипники, поэтому наиболее часто необходимость ремонте возникает если шестерня и червяк изношены свыше предельных значений. Рабочая пара всегда подлежит одновременной замене на полный ремкомплект, который прежде чем поступить в торговую сеть, должен быть правильно подобран и испытан на специальном стенде.

Если износ червячной пары незначительный, то зазор можно ликвидировать, используя специальные шайбы-прокладки на ведомом валу.

Конструкция червячного редуктора также позволяет осуществить регулировку зацепления шестерни с червяком без разбора корпуса. Для этой цели используется болт, который встроен  в корпус. Если имеется чертёж устройства, то можно без труда определить, где шестерня регулируется. Если чертёж отсутствует, то косвенным признаком регулировочного болта, будет наличие на нём контргайки, которая используется для фиксации отрегулированного зазора между червяком и зубчатым колесом. Крайне редко подшипники редуктора требуют замены. Обычно привод оснащается качественными шарикоподшипниками, которые не требуют замены или ремонта в течение всего эксплуатационного срока детали. Подшипники могут быть испорчены только в том случае, когда привод долгое время использовался без смазки или с применением некачественных смазочных материалов.

В заключении

Прочитав эту статью, можно узнать о том, какие редукторы лучше, как за ними правильно ухаживать. Подробно описаны сальники и то, для чего сальники необходимы в системе, их характеристики, тепловые процессы, происходящие в корпусе, каждая классификация червячных передач, преимущества и недостатки каждой из них.

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.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Метчик для нарезки резьбы — виды, констр... Обратный молоток — виды, принцип работы,... Режущий инструмент по металлу — классифи... Заточка и разводка ленточных пил, видео...