Назначение и устройство цилиндрического редуктора

Назначение и виды редукторов

Редуктор представляет собой сложный механизм. Он состоит из червячных или зубчатых передач благодаря которым происходит вращение вала рабочего механизма.

Конструктивно он состоит из корпуса, в котором размещены элементы, передающие движение. Это зубчатые колеса, валы и другие. Иногда в корпусе могут находиться дополнительные устройства, обеспечивающие смазку цепей или охлаждение нужных деталей и узлов.

Производители выпускают большое количество агрегатов, отличающихся конструкцией и формой.

• цилиндрический одноступенчатый. В нем оси ведомого и ведущего вала находятся параллельно;
• конический, в котором происходит пересечение осей валов;
• червячный. В них оси в пространстве перекрещиваются;
• комбинированные механизмы, сочетающие в себе зубчатые и червячные передачи.

В зависимости от числа передач редуктор может быть одноступенчатый или многоступенчатый. Это устройство широко используется человеком во всех сферах его деятельности.

Он включен в состав привода различных механизмов. С его помощью снижается угловая скорость выходного вала. В некоторых случаях угловая скорость должна быть разной.

Для того чтобы это произошло, в корпусе размещают специальный механизм переключения и несколько пар зубчатых колец, обладающих различными передаточными числами. такой механизм известен всем под названием – коробка передач.

Червячные редукторы, достоинства и назначение

К отдельным механизмам, в которых передача вращения осуществляется особым способом, относятся изделия червячного типа.

Они передают крутящий момент, используя червячную передачу. Можно также услышать название зубчато-винтовая передача.

Это объясняется тем, что основными элементами являются червячное зубчатое колесо и специальный винт, который называют червяком.

Этот винт действительно особый, так как профиль резьбы имеет трапецеидальную форму. Для его изготовления применяются материалы, обладающие высокой прочностью.

Существует много разновидностей этого винта, но наиболее востребованными являются одно-, двух-, и четырехзаходные изделия. Заходность зависит от того, сколько имеется каналов резьбы на изделии.

Червячное колесо по внешнему виду напоминает обычное изделие. Но в нем подогнана резьба под форму винта-червяка.

Для мощных червячных редукторов колесо чаще всего изготавливают из различных материалов. Зубья чаще всего выполняют из антифрикционного металла, а для изготовления сердечника используют чугун или недорогую сталь.

Данные агрегаты отличаются высокой эффективностью и используются в тех устройствах, где нужно достигнуть высокого крутящего момента и низкой угловой скорости.

Достигается это за счет конструкции устройства. Ведущим звеном в механизме является червяк. А это значит, что на винт крутящий момент передается от двигателя, после чего происходит вращение выходного вала.

Достоинства агрегатов червячного типа

Прежде чем червячный редуктор купить, необходимо знать какими достоинствами он обладает. К его основным преимуществам можно отнести:

• плавность хода;
• уровень шума достаточно низкий;
• обладает эффектом самоторможения;
• использование всего двух элементов дает большое передаточное отношение.

К его недостаткам относится низкий коэффициент полезного действия, повышенный износ и из-за сил трения происходит большое выделение тепла. Поэтому чаще всего использовать такие агрегаты предпочтительно в тех случаях, когда необходима передача небольших мощностей.

Чтобы предотвратить быстрый износ устройства, следует соблюдать высокую точность при сборке и регулировке механизма. А для отвода лишнего тепла потребуется установить специальные приспособления.

Типы

Существуют различные типы червячных редукторов, которые отличаются по определенным критериям. Они подразделяются в зависимости:

• от количества заходов резьбы;
• от того, как нарезана резьба. Она может быть лево- и правосторонней;
• от формы винта. Она бывает глобоидной и цилиндрической;
• от формы профиля резьбы. Он может быть конволютным, архимедовым и эвольвентным;

Зубчатые колеса бывают различных типов. Профиль их зубьев может иметь изогнутую, прямую и роликовую форму. В последнем вместо зубьев применяется вращающийся ролик.

Использование цилиндрических редукторов

Данные изделия представляют собой большую группу механизмов. Их отличительной особенностью является то, что зацепление осуществляется с помощью цилиндрической зубчатой передачи.

В зависимости от расстояния между осями выходного и входного валом могут быть соосными и обладающие параллельными валами.

В свою очередь соосный механизм может быть представлен как цилиндрический одноступенчатый редуктор, или же он может иметь от двух и выше ступеней.

Изделия также отличаются по способу установки. С этой целью используются специальные лапы, фланцы и насадки.

Достоинства цилиндрических моделей

Преимущества цилиндрического редуктора неоспоримы.

1. Они отличается высоким коэффициентом полезного действия;
2. Обладают повышенной нагрузочной способностью. Они в состоянии, практически без потерь, передавать большие мощности;
3. Они отличаются высокой кинематической точностью;
4. Хорошо работают как при неравномерных нагрузках, так и при любых количествах запусков и остановок;
5. В этих изделиях отсутствует самоторможение, поэтому у любого из них имеется возможность провернуть выходной вал;
6. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия, очень мало нагреваются, в результате почти вся энергия передается потребителю;
7. Обладает хорошей надежностью;
8. Большое количество вариантов зубчатых передач позволяет подобрать самый подходящий редуктор для требуемого передаточного движения.

Есть у них и недостатки. Это повышенный уровень шума и обладают низким передаточным числом. К недостаткам можно отнести и отсутствие обратимости, но это только в том случае, когда нужно чтобы выходной вал внешней нагрузки не имел возможности поворота.

Использование цилиндрических редукторов

Обладая хорошими преимуществами, цилиндрический одноступенчатый редуктор, а также двух- и трехступенчатые механизмы считается лидером среди подобных устройств.

Изделия нашли свое применение в металлорежущих станках, их устанавливают в мешалках, измельчителях, в валковом и другом оборудовании.

Практически ограничений для их использования нет, за исключением тех случаев, когда целесообразнее будет использовать другие типы агрегатов.

Например, если возникла необходимость, чтобы механизм имел плавный ход или же нужна в приводе угловая компоновка. Цилиндрические редукторы могут располагаться горизонтально и вертикально.

Наиболее востребована горизонтальная установка цилиндров. А в целом выбор зависит от того, насколько удобна компоновка привода.

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор – это механизм, состоящий из одной или несколько зубчатых передач с параллельными или соосными валами, объединенных в одном корпусе, и предназначенный для передачи усилия от двигателя к исполнительному механизму с понижением числа оборотов и повышением крутящего момента.

Устройство и параметры цилиндрического редуктора

Цилиндрический редуктор состоит из:

• корпуса с крышкой;
• шестерен и колес с валами;
• подшипниковых узлов;
• вспомогательных систем.

Компоновка

По расположению валов цилиндрические редукторы могут быть горизонтального исполнения (оси валов и плоскость разъема корпуса расположены в горизонтальной плоскости) и вертикального (валы расположены друг под другом в вертикальной плоскости).

Колеса и шестерни цилиндрических редукторов бывают прямозубыми, косозубыми или шевронными. Шестерни чаще выполняют заодно с валом, колеса, как правило, устанавливают на валы по прессовой посадке.

Крышка с корпусом соединяется болтами. Чтобы полуотверстия под подшипники абсолютно совпадали, корпусные детали растачивают в сборе.

Входные валы редуктора обычно выполняют конусными со шпоночным пазом, выходные – цилиндрическими, большего диаметра, так как на них больший крутящий момент. По этой же причине соединение выходных валов и рабочих органов машины производится с помощью жесткого соединения в виде шпоночной, кулачковой, цепной или зубчатой муфт. Соединение входного вала и электродвигателя производится с помощью муфт, а также с помощью гибких передач (цепных, ременных).

Подшипники

Типы используемых подшипников зависят от вида передач. Прямозубые и шевронные колеса не создают осевой нагрузки, поэтому их валы устанавливают на радиальных шариковых или роликовых подшипниках.

У косозубых передач вместе с радиальной составляющей присутствует и осевая нагрузка. Для ее восприятия используются подшипники, рассчитанные на осевую и радиальную нагрузку: радиально-упорные шариковые, роликовые конические, сферические.

Вспомогательные узлы

Вспомогательные устройства обеспечивает монтаж, работу и обслуживание редукторов. К ним относятся системы смазки и охлаждения, захваты для подъема и перемещения редуктора, сапуны (вентиляционные отверстия), окна и отверстия для залива, слива и указания уровня масла.

Подъем и перемещение не очень тяжелых редукторов производится обычно с помощью рым-болтов, которые вворачиваются в крышку редуктора. В тяжелых редукторах захваты отливаются вместе с корпусом.

Сапуны или вентиляционные отверстия соединяют внутреннее пространство корпуса с атмосферой. При работе редуктора происходит нагревание масла и выделение паров, которые при отсутствии свободного выхода повышают давление в редукторе и могут выдавливать масло через уплотнения или плоскость разъема.

Параметры цилиндрических редукторов

Основные параметры цилиндрических редукторов регламентируются ГОСТ 2185-66. К ним относится межосевое расстояние, передаточное число и ширина зубчатого колеса.

Межосевые расстояния

Межосевые расстояния определяются расчетом на усталостную контактную прочность или выбираются, исходя из конструктивных соображений. ГОСТ 2185-66 содержит рекомендуемые ряды межосевых расстояний, значение которых варьируется от 40 до 2500 мм.

Передаточные числа

По числу ступеней цилиндрические редукторы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Количество ступеней и их передаточные числа определяют общую степень редуцирования. Редуктор одноступенчатый цилиндрический имеет передаточное число 1…10 для прямозубых передач и 1…15 – для косозубых. У двухступенчатых редукторов оно возрастает до 10…40 для прямозубых и 10…60 – для косозубых и шевронных. Трехступенчатые механизмы имеют передаточное число от 31,5 до 200.

Ширина колес

Ширину зубчатых колес рассчитывают по формуле b = Ѱ × a_, где Ѱ – это коэффициент ширины, a – межосевое расстояние. Ѱ выбирается по ГОСТ с учетом множества параметров – материала колес и шестерен, их окружной скорости, термообработки, модуля, характера нагрузки.

По ширине колес цилиндрические редукторы подразделяются на узкие и широкие типы. Колеса с узким типом имеют коэффициент ширины 0,2…0,4 и применяются в редукторах для общего машиностроения – в компрессорах, элеваторах, тягодутьевых машинах, прессах, мельницах и т. п. Колеса с широким типом (коэффициент ширины – 0,5…1,2) устанавливаются в редукторах, предназначенных для тяжелых режимов работы – в приводах прокатных станов, шаровых мельниц, вращающихся печей, компрессоров, и т. п.

Наклон зубьев в косозубых и шевронных колесах

Передача усилия от зуба к зубу у косозубых и шевронных колес происходит не одномоментно, как у прямозубых, а на протяжении некоторого времени. То есть в зацеплении одновременно участвуют несколько зубьев. Это обеспечивает более плавную и бесшумную работу редуктора.

Наклон зубьев в косозубых передачах составляет 8…10° к оси колеса. Конструктивно шевронные колеса представляет собой два соединенных между собой косозубых колеса с противоположными наклонами зубьев. Такая конструкция компенсирует осевые усилия в самой зубчатой паре, не передавая их на подшипники. Поэтому наклон зубьев у шевронных колес больше чем у косозубых – 25…35°.

Некоторые особенности эксплуатации цилиндрических редукторов

Редукторы с цилиндрическими передачами способны обеспечивать очень высокие крутящие моменты на выходном валу. В частности редуктор цилиндрический двухступенчатый Ц2Н-500 с передаточным отношением 40 и скоростью вращения тихоходного вала 500 об/мин рассчитан на передачу максимального крутящего момента 53100 Н·м.

При коротких пиковых нагрузках, возникающих при работе гильотинных ножниц, прессов, молотов и другого подобного оборудования, на входящих валах редукторов устанавливают маховик, который за счет инерции обеспечивает преодоление предельной нагрузки.

На режим работы редуктора оказывает влияние тип двигателя. Электромоторы создают меньшую нагрузку на зубья, чем двигатели внутреннего сгорания. Это объясняется их более мягкими режимами пуска и остановки.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ РЕДУКТОРЫ — ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Цилиндрические редукторы представляют одну из самых больших групп редукторов.
Цилиндрические передачи подразделяются на одно-, двух-, трех- и четырехступенчатые. Данная характеристика представлена исходя из оценки фактора количества ступеней.

Также существует еще одна классификация – по расстоянию, которое измеряется между осями валов – входного и выходного. По такому типу цилиндрические редукторы делятся на соосные и параллельноосные.

Если рассматривать способы закрепления, то по такой классификации они могут подразделяться на насадные, на фланцах, «на лапах».

Преимущества

1. Одно из главных преимуществ – это высокий коэффициент полезного действия. Именно благодаря этому данные редукторы являются экономичными в плане энергопотребления. Принято считать, что КПД такого редуктора 98%, если не брать во внимание передаточное отношение.

2. Сравнительно большая нагрузочная способность. Если для конкретно поставленных целей использовать цилиндрические редукторы, обладающие соответствующим и габаритами, то их пропускаемая мощность очень велика.

3. Довольно небольшой люфт выходного вала, обеспечивающий сравнительно высокую кинематическую точность, коей обладает представленный цилиндрический редуктор.

4. Низкая рабочая температура, чему содействует один из самых высоких КПД. Ввиду этого совершенно нет масштабных энергетических потерь. Энергия в большинстве своем полностью передается от источника напрямую получателю.

5. Возможность реверса, несмотря на передаточное число, другими словам – полное отсутствие такого явления, как самоторможение. Выходной вал любого цилиндрического редуктора можно свободно вращать без каких-либо усилий.

6. Стабильное функционирование при частых запусках и остановках агрегата, вместе с этим и при неравномерных нагрузках. Эта положительная черта дает возможность их использования в приводных элементах, в которых используется пульсирующий режим работы.

Недостатки

1. Сравнительно небольшое передаточное число в режиме работы одной ступени.

2. Издают при работе во много раз больше шума, чем цилиндры, в основе работы которых лежит червячный привод.

3. К недостатку работы можно отнести и отсутствие у такового функции обратимости, а именно – самоторможения.

Области применения

Ввиду своих бесспорных преимуществ, цилиндрический редуктор, наряду с червячным является самым распространенным. Редукторы, в основе которых лежит цилиндрический привод, успешно нашли свое применение в приводах валкового оборудования, а также мешалок, экструдеров, самых разнообразных измельчителей, станков самых разнообразных конструкций.

Ограничений как таковых по применению нет. Исключение составляют лишь ситуации, когда в какой-то конкретной ситуации целесообразнее применить другой вид.

Отметим также необходимость смены масла каждые несколько смен. Делается это для того, чтобы удалить мелкую металлическую стружку в начале эксплуатации нового цилиндрического редуктора. Перед тем, как пустить новый редуктор, необходимо перепроверить все болтовые соединения корпуса, следующим действием – провернуть редуктор на холостом ходу. Включать разрешается строго после того, как оператор убедиться в надежном креплении данного агрегата. Нужно твердо знать, что эксплуатация допускается лишь тогда, когда обслуживающему персоналу обеспечен полный доступ к масляным пробкам – заливным, сливным, а также контроля наличия масла в агрегате.

При процессе разборки необходимо произвести отсоединение муфт и ликвидировать консольные нагрузки на окончания валов.