Глава 2. Виды редукторов

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор - это одна из самых популярных разновидностей редукторов. Он, как и все редукторы, служит для изменения скорости вращения при передачи вращательного движения от одного вала к другому.

Именно редукторный привод один из наиболее распространенных видов приводов современных механических систем общепромышленного применения. Более ста лет назад перед нашей промышленностью стояла задача обеспечить нужды страны в цилиндрических редукторах. С этим успешно справлялись открывающиеся заводы. В настоящее время выпуск качественной и надежной продукции обеспечивается мощной производственной базой. Сейчас производят различные типы продукцией: цилиндрический редуктор одно-, двух-, и трехступенчатый.

От работоспособности и ресурса цилиндрического редуктора во многом зависит обеспечение требуемых функциональных параметров и надежности машины в целом. Показатели долговечности и надежности элементов привода и, в частности, редукторов и мотор-редукторов, зависят от обоснованного выбора самого редуктора при проектировании машины, т.е. соответствия этого выбора действующей нормативной документации (НД). Неправильный выбор редуктора снижает его рыночную конкурентоспособность, нанося ущерб производителю, и может привести к значительным экономическим потерям потребителя машиностроительной продукции из-за внеплановых простоев, роста ремонтных затрат и пр. Одно из важнейших требований обеспечения конкурентоспособности цилиндрического редуктора - наилучшее соответствие его паспортных характеристик реальным эксплуатационным условиям нагружения и работы привода машины.

Редуктор (от лат. reductor - отводящий назад, приводящий обратно) - это механизм, входящий в приводы машин и служащий для снижения угловых скоростей ведомого вала с целью повышения крутящих моментов. В редукторах применяют зубчатые передачи, цепные передачи, червячные передачи, а также используют их в различных сочетаниях - червячные и зубчатые, цепные и зубчатые и т.п. Существуют комбинированные приводы, в которых редуктор компонуют с вариатором. Редуктор используют в транспортных, грузоподъёмных, обрабатывающих и др. машинах. Главными характеристиками редукторов служат коэффициент полезного действия (КПД), мощность, передаточное отношение, угловые скорости валов, количество ступеней и передач и др.

Ещё в глубокой древности применялся принцип редукторов - увеличение приложенной силы или тяги. Эта идея механической передачи приложенного усилия восходит от изобретения колеса. Каким образом функционирует простая передача? Два колеса соприкасаются с собой ободами. Большое колесо делает оборотов меньше, по сравнению с меньшим. Когда колесо поменьше - становится ведущим, то крутящийся момент передачи получается больше, потеряв в скорости угловой. Для подъемов огромных грузов подобная передача применяется часто. Установив зубчатые колёса вместо гладких, получим передачу тяги и усилия более производительной. Вот так в человеческой жизни начали появляться редукторы. С появлением паровой машины возникла необходимость в передаче еще больших мощностей. Соответственно, потребовалось конструировать металлические редукторы. К 1850 г. ткацкие станки с механическим приводом были уже втрое производительнее ручных станков. Более дешевая энергия дала возможность повысить быстродействие станков, и это укрепило их экономическое преимущество. Паровой двигатель был достаточно мощным, чтобы приводить в движение несколько текстильных станков, и соответствующие станки приходилось размещать вокруг двигателя. Паровой двигатель также сделал возможным размещение производств не только у воды, а там, где были уголь, рабочие руки, рынки сбыта и транспорт. Новое время проводило и селекцию самых оптимальных конструкций зубчатых передач - тиражироваться начинали именно те, что давали максимальный экономический эффект. К середине ХIX века, по-видимому, следует отнести появление первых серийных редукторов. Ну а при появлении во второй половине XIX века электрического привода, бензиновых и дизельных двигателей означало разработку редукторов с заданными параметрами. Зубчатые механизмы предназначались для передачи вращательного движения от высокооборотных двигателей и преобразования (снижения) его параметров. Даже самые первые электродвигатели и ДВС обладали скоростью и моментом, как правило, не подходящим для использования в технологическом процессе.

Существует много разновидностей редукторов и классифицируются они по типу механических передач: цилиндрический, червячный, конической - цилиндрический.

Червячный редуктор

Червячный редуктор - это особой вид редуктора по типу передачи (наряду с зубчатыми и гидравлическими) с червячным профилем резьбы. Редукторы - продукция материально-технического назначения, служат для изменения скорости вращения при передачи вращательного движения от одного вала к другому. Все это механика, а если точнее детали машин.

Червячный редуктор применяется при передаче движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним из существенных преимуществ червячных редукторов является возможность получить большое передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких сотен в специальных редукторах).

Данные редукторы обладают высокой плавностью хода и бесшумностью в работе и самоторможением при определенных передаточных числах, что позволяет исключать из привода тормозные устройства.

Есть различные варианты данных механизмов, например, одноступенчатые универсальные, двухступенчатые, трех, одноступенчатые с расположением червяка над колесом и глобоидные, а также с различными параметрами: Ч-100, Ч-160, 2Ч-40, 2Ч-50, 2Ч-63, 2Ч-80, РЧУ-125 и т.д.

Одним из разнообразных видов механического редуктора является червячный редуктор. Это устройство, в котором применяется червячная передача, преобразующая момент двигателя и угловую скорость. Механическая передача у разных редукторов различна. В данном редукторе, преобразующая и передающая крутящий момент передача, находится внутри редуктора и называется "червячная". Такое название редуктор получил в виду того, что основу червячной передачи составляет винт, визуально напоминающий червяка. В червячном редукторе может быть одна планетарная механическая передача или несколько.

Преобразованию энергии в червячном редукторе способствуют низкий крутящий момент входного вала, а также высокая угловая скорость. Преобразованная энергия увеличивает в редукторе крутящий момент и уменьшает на выходном валу угловую скорость. Двигатель, оснащённый встроенным червячным редуктором, называется "мотор-редуктор".

У потребителей в приоритете использование одноступенчатых червячных редукторов, хотя в настоящее время продажа редукторов осуществляется с учётом разнообразных потребительских требований. Например, чтобы получить высокие передаточные отношения требуется использование зубчато-червячного, комбинированного зубчато-червячного или двухступенчатого червячного редуктора.

Расположение червяка в одноступенчатом редукторе может быть вертикальным - червяк в вертикальном положении расположен сбоку колеса, горизонтальным - горизонтально расположение червяка над колесом или сбоку него. Выбирая схему червячного редуктора, следует учитывать требования компоновки. Следует отметить, что в червячном редукторе, в котором червяк находится в боковом расположении, смазка подшипников вертикального вала значительно затрудняется.

В борьбе с заеданием, в отличие от редукторов зубчатых, в червячном редукторе увеличивают сопротивление заеданию, используя масла более вязкой консистенции. Саму процедуру смазывания червячной передачи в червячном редукторе осуществляют при скоростном скольжении, равном Vск 7.10м/с, окуная червяка или колесо в ванну со смазочным маслом.

При смазывании необходимо контролировать уровень масла. Так, если червяк расположен внизу, то уровень масла, находящегося в ванне, выравнивают по подшипнику качения - центрально, относительно его шарика или ролика, расположенного внизу. Нужно следить, чтобы уровень масла совпадал с центром нижнего шарика (или нижнего ролика). Сам червяк погружается в ванну с маслом с расчетом погружения на высоту одного витка.

В случае, когда уровень масла определяется по подшипникам, а червяк, при этом, не погружается в масло целиком, требуется дополнительно установить специальные кольца, разбрызгивающие масло (крыльчатки). При их использовании масло, равномерно разбрызгиваясь, будет в достаточном количестве попадать на колесо и червяка. Обычно к червячному редуктору применяют технологию смазки, называемую "циркуляционно-принудительная". Данная технология смазки предусматривается подачу масла от насоса, прохождение его через холодильник, с дальнейшей фильтрацией и поступлением в зону зацепления.

Преимущества червячного редуктора.

Особенность конструкции редуктора, в основе которой лежит червячная передача, обеспечивает высокую функциональность и плавный, практически бесшумный, режим работы. Несомненным конструкционным преимуществом в редукторе с червячной передачей является его компактность.

В сравнении с редуктором, имеющим зубчатую передачу, редуктор червячной передачи имеет меньшие размеры и выигрывает в компактности, при том, что придаточное отношение у них практически одинаковое. Кроме того, редуктор имеет свойство самоторможения. Расположение выходного вала в червячном редукторе развёрнуто на величину прямого угла.

Червячный редуктор применяется при передачи движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним из существенных преимуществ червячных редукторов является возможность получить большое передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких сотен в специальных редукторах). Данные редукторы обладают высокой плавностью хода и бесшумностью в работе и самоторможением при определенных передаточных числах, что позволяет исключать из привода тормозные устройства.