Редукторы используются во множестве механизмов — от автомобилей и станков до кранов и роботов. Благодаря им мы можем управлять мощными механизмами, используя сравнительно небольшие двигатели. В сегодняшней статье мы подробно поговорим о работе редукторов, их устройстве, разновидностях, основных характеристиках, назначении и нюансах выбора устройств. Разберем, что представляют собой редукторы, какие именно функции они выполняют.
Конструкция и принцип действия
Редуктор — это механическое устройство, которое снижает скорость вращения и увеличивает крутящий момент, передаваемый от двигателя к рабочему органу. Представьте, что вам нужно крутить огромный болт, но у вас нет достаточно силы. Редуктор станет в таком случае отличным помощником. Он позволит приложить меньшее усилие, но зато с большей скоростью вращения.
Устройство состоит из зубчатых колес, которые передают вращение от вала с высокой скоростью к валу с низкой скоростью. В конструкции редуктора в зависимости от передачи предусмотрено несколько элементов:
- корпус с крышкой;
- зубчатые колеса;
- червячный элемент;
- подшипниковый узел;
- входной и выходной вал;
- вспомогательные детали — уплотнители, регулировочные кольца и прочее.
Работает механизм за счет передачи вращаемого момента от одного вала к другому посредством колес с зубьями, которые расположены на валах и взаимодействуют друг с другом. В результате этого скорость вала уменьшается, а линейная скорость зацепления сохраняется.
В редукторе есть «главная пара» — ведущая шестерня (быстро вращается) и ведомое колесо (вращается медленнее, но с большей силой). В состав устройства могут входить также паразитные шестерни. Предназначены они для замены направления движения колеса, сохраняя при этом крутящий момент.
Маркировка устройств
Маркируются редукторы буквенно-цифровым обозначением. С помощью маркировки можно определить разновидность оборудования и параметры устройств. Первая цифра обозначает количество передач в редукторе, а последующая буква — тип передачи. Затем идут межосевое расстояние, передаточное отношение и прочие параметры. Для наглядности разберем на примере маркировку 2Ч-63/125-400-12-12-К-У1:
- 2Ч — двухступенчатый червячный;
- 63/125 — межосевое расстояние первой и второй ступеней;
- 400 — номинальное передаточное число;
- 12-12 — вариант сборки редуктора и червячных пар;
- К — исполнение конца выходного вала (конический);
- У1 — климатическое исполнение (для районов с умеренным климатом, эксплуатация на открытом воздухе).
Маркировка редукторов весьма информативна и позволяет без особых проблем узнать о многих параметрах оборудования.
Технические характеристики
Редукторы отличаются друг от друга не только размерами и форматом, но еще и техническими характеристиками, среди которых:
- передаточное число;
- передаточное отношение;
- крутящий момент;
- расположение и количество ступеней.
Один из основных параметров — передаточное число. Представляет собой соотношение числа зубьев большего зубчатого колеса к меньшему. Если по-простому, то это количество законченных витков ведущего вала за один оборот ведомого.
Передаточное число определяется по следующей формуле: U = Z2/Z1, где U — передаточное число, Z1 — количество зубьев ведущей шестерни, Z2 — количество зубьев ведомого колеса. В цилиндрических и червячных передачах параметр рассчитывается как соотношение числа зубьев ведомого колеса к количеству заходов червяка.
Не менее важный параметр — передаточное отношение. Представляет собой отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала. При нечетном числе передач движение ведомого колеса происходит в противоположную сторону по отношению к ведущему.
Какие бывают редукторы
Практически во всех сферах используются зубчатые редукторы. Они являются основными комплектующими как бытовой техники, так и сложного промышленного оборудования. Классифицируются по самым разным характеристикам, в частности, по типу зацепления, числу передач, способу установки и виду осевого расположения. Но в основном разделение идет по типу зацепления. В таком случае они делятся на несколько видов, которые приведены ниже.
Цилиндрические
В конструкции устройств предусмотрены от одной до нескольких пар зубчатых колес, которые соединены последовательно и находятся в едином корпусе. Рабочие элементы имеют форму цилиндра. Главные преимущества цилиндрических редукторов:
- высокий коэффициент полезного действия;
- простота и компактность конструкции;
- высокая нагрузочная способность;
- надежность и долговечность устройства;
- постоянное передаточное отношение;
- легкость эксплуатации и ремонта.
По форме зуба механизмы делятся на прямозубые, косозубые и шевронные модели. Если учитывать еще и кинематическую схему, то устройства разделяются на прямолинейные и разветвленные. Цилиндрические редукторы при работе выделяют достаточно много тепла, они сильно шумят и имеют низкое значение передаточного отношения одной ступени.
Конические
Получили свое называние из-за колес, которые имеют форму усеченного конус, а на их боковой поверхности выточена резьба. Валы, на которых закреплены находящиеся в зацеплении конические колеса, как правило, пересекаются под углом в девяносто градусов.
Среди основных преимуществ конических редукторов:
- небольшие габариты;
- высокий коэффициент полезного действия (до 98);
- стабильная работа при высоких, неравномерных нагрузках;
- нетребовательность;
- устойчивость к повышенным температурам в условиях интенсивной эксплуатации.
Конические передачи часто используются в автомобилях, например, в дифференциале заднего моста. Они позволяют передавать крутящий момент от двигателя к колесам, а также распределять его между ними. Благодаря такой конструкции, колеса могут вращаться с разной скоростью, например, при повороте.
Червячные
В основе устройств лежат червяк (вал с винтовой резьбой) и червячное колесо (шестерня с зубцами). Именно за счет их взаимодействия понижается угловая скорость и увеличивается крутящий момент. Главные достоинства червячной передачи:
-
высокая степень преобразования скорости в крутящий момент;
- малые размеры;
- плавность и тихая работа;
- легкость монтажа;
- самоторможение системы;
- разнообразие моделей.
К минусам относят низкий КПД, сильный нагрев, лимиты по передаваемой мощности, большой люфт выходного вала и меньший ресурс по сравнению с другими устройствами. Червячные редукторы используются в металлургии, медицине (применимы в различной медицинской технике), в насосных и котельных станциях.
Планетарные
Планетарная передача представляет собой, можно сказать, маленькую «солнечную систему» из шестерен:
- в центре — «солнечная» шестерня;
- вокруг нее вращаются «планеты» — маленькие шестеренки, которые соединены с «водилом»;
- «водило» — играет роль «орбиты», по которой вращаются «планеты».
Такая конструкция позволяет получить очень мощный редуктор, который занимает мало места и работает очень плавно. Планетарные передачи используют в самых разных местах, например, в шахтах, на заводах и даже в роботах.
Комбинированные
Комбинированные редукторы — устройства, сочетающие передачи различных типов, например, червячные и конические. Используются в основном в тех случаях, когда набора характеристик устройства определенного вида недостаточно. Сочетают в себе преимущества используемых в их конструкции передач.
Выбираем редуктор: основные моменты
Чтобы выбрать подходящий редуктор, следует при покупке учесть следующие критерии:
- мощность на выходном валу — для расчета нужно знать обороты электродвигателя и передаточное число;
- крутящий момент — чем он выше, тем выше передаточное число;
- число оборотов — напротив, при высокой скорости уменьшается передаточное число;
- габариты и вес — зависят от назначения и условий применения;
- характеристики электродвигателей — чтобы с подключением и эксплуатацией оборудования не было проблем, нужно обеспечить соответствие редуктора параметрам мотора.
Не менее важен и производитель. Предпочтение лучше отдавать известным брендам, которые выпускают высококачественную продукцию. Компания «ТТК» предлагает большой выбор редукторов от именитых производителей промышленного оборудования.