Цилиндрический редуктор

Виды мотор-редукторов

Сегодня разработано большое число вариантов мотор-редукторов, различающихся типом двигателя, принципом построения механической части и общей геометрией. Практически все возможные комбинации присутствуют в каталогах производителей.

По виду механического зацепления подразделяют цилиндрические, конические, червячные и планетарные модели. По взаимному расположению входного и выходного валов рассматривают соосные, параллельные и угловые варианты. Исходя из передаваемых мощностей выделяют модули обычного размера и мини мотор-редукторы. По типу присоединения к процессу, встречаются варианты с одно- и двухсторонним валом, а также с полым выходным валом.

Цилиндрические мотор-редукторы

Агрегаты, использующие классические цилиндрические редукторы получили большое распространение, благодаря простоте, надежности и универсальности механической части устройства. Их использование возможно в широком спектре оборудования. В зависимости от общей конструкции, цилиндрические мотор-редукторы выполняются с соосными или параллельными валами. Количество ступеней может варьироваться от одной до шести.

По способу расположения шестерен и общей компоновке выделяют горизонтальные и вертикальные модели. Такие устройства характеризуются высоким КПД, долговечностью и относительно невысокой стоимостью.  В отличие от многих других вариантов, цилиндрические редукторы обычно не допускают произвольного расположения в пространстве, что значительно ограничивает их область применения.

Конические мотор-редукторы

Устройства, собранные на основе конических шестерен, позволяют построить угловой конический мотор-редуктор. Его главной особенностью будет перпендикулярное расположение входного и выходного валов. Это ориентирует их на использование в устройствах, требующих смены направления осей. Также конические модели выгодно устанавливать в конструкциях, предъявляющих ограничение по одному из габаритных размеров устройства. Редукторы данного типа отличаются более высокой стоимостью, в виду значительной сложности изготовления отдельных деталей. Передаточное отношение конических моделей обычно невелико. Для его повышения, коническую и цилиндрическую передачи часто комбинируют, результатом чего становится коническо-цилиндрический мотор-редуктор.

Червячные модели

Сегодня, огромную популярность приобрели червячные одноступенчатые мотор-редукторы. В качестве механической передачи в них используется червячная пара. Она обеспечивает высокое передаточное отношение при сравнительно небольших габаритах. Благодаря этому стоимость червячных моделей ниже аналогов с иной конструкцией. Среди других особенностей следует выделить перпендикулярное расположение валов и самостоятельное затормаживание механизма при отсутствии внешнего поступления энергии.

В отличие от цилиндрических и конических моделей, приложение усилия к выходному валу не приведет к проворачиванию механизма. Благодаря этому такие редукторы часто используют в ответственных решениях и подъемно-транспортных устройствах. Червячные редукторы обычно не требовательны к положению установки. Благодаря герметичному корпусу их можно располагать произвольным образом, вследствие чего эти модели активно применяются для модернизации привода станков, промышленных линий и других механизмов. Среди недостатков червячных моделей обычно выделяют небольшой КПД и повышенное тепловыделение.

Планетарные и волновые мотор-редукторы

Благодаря компактности и высоким рабочим моментам, планетарные мотор-редукторы нашли широкое использование в небольших устройствах привода. Высокое передаточное отношение и способность работать с большими нагрузками, ориентирует их на использование совместно с серводвигателями промышленных роботов  и других автоматических устройств. Встречаются планетарные модели и общепромышленного применения. Благодаря особенностям конструкции зубчатой передачи, данные модели мотор-редукторов выполняются с соосными валами. Это позволяет их использовать для привода практически любых механизмов.

Дальнейшим развитием планетарных передач стали волновые редукторы. Они обеспечивают большое передаточное отношение, плавность хода и высокую точность позиционирования выходного вала. Благодаря этому такие модели стали основой построения промышленных роботов. Наряду с высокими характеристиками, данные типы передач отличаются высокими требованиями к изготовлению, а, следовательно, и высокой стоимостью, что существенно сдерживает распространение данных моделей.

Недостатки цилиндрических редукторов

Наряду с достоинствами, цилиндрический тип передач имеет недостатки.

1. Одна ступень не обеспечивает большое передаточное число. Минимальное количество зубьев колеса равно 17. Это требует значительного увеличения габаритов при максимально возможных передаточных числах (до 1:12.5).
2. Высокий уровень шума, создаваемого при поочередном входе в контакт пар зубьев. Простейшая конструкция, когда они прямые. Контакт здесь происходит по всей длине зуба. Это обеспечивает передачу большой мощности, но также значительный износ и повышенный шум при вращении. В косозубых зацеплениях захват каждого последующего звена производится постепенно, что снижает вибрацию и удары. При этом требуются меньшие усилия для вращения вала.
3. Нет самоторможения. Наружная нагрузка может вращать выходной вал, что не всегда целесообразно. В одном случае это является недостатком, в другом – преимуществом.
4. Зубчатые колеса обладают высокой жесткостью и не дают возможности компенсировать динамические нагрузки.

Классификация цилиндрических редукторов

Слово «редуктор» (от лат. reductor) переводится как «отводящий/приводящий назад». То есть уже исходя из названия можно определить задачу данного механизма.

Цилиндрический горизонтальный редуктор представляет собой устройство, которое изменяет крутящий момент, а также мощность мотора. Устанавливается он почти на все автомобили. Это составной элемент трансмиссии, который регулирует перемещение в высокоточных приборах. Как выглядит данный механизм? Он выполнен в виде одного либо нескольких зубчатых зацеплений, которые взаимодействуют друг с другом, чтобы понизить обороты мотора до нужной скорости вращения исполняющего узла.

Цилиндрические горизонтальные редукторы подразделяются на несколько видов в зависимости от количества ступеней, типа колес и резьбы. Далее разберем каждую из классификаций подробно.

По типу зубьев колес цилиндрические горизонтальные редукторы подразделяются на:

• прямозубые;
• косозубые;
• криволинейные;
• шевронные.

Проще всего изготовить прямозубые колеса, но их уровень шума окажется выше, чем у косозубых и шевронных. Более того, ресурс механизма данного типа будет небольшим по причине постоянных ударов во время соприкосновения пар зубьев: из-за сильной вибрации детали быстро изнашиваются.

Цилиндрический горизонтальный косозубый редуктор имеет более сложную конструкцию. Но и эксплуатационные характеристики у него лучше: уровень шума низкий, небольшой износ, плавный ход. Единственный минус — возникает осевая сила, пагубное воздействие которой приходится как-то нивелировать.

Следующий шаг, который сделали инженеры, – усовершенствовали косозубое колесо, создав криволинейный редуктор. Его эксплуатационные характеристики наиболее высоки, однако производство данного типа колес считается достаточно сложным, ведь необходимо использовать спецоборудование.

Чтобы устранить главный минус косозубых колес — осевую силу, приходится устанавливать на валу второе точно такое же колесо, зубья которого наклонены в другую сторону. В результате осевые силы компенсируются двумя половинами колеса, оно называется шевронное. Если на автомобиле используется такой механизм, ход будет максимально плавный. Главная особенность шевронных колес — больший угол зубьев по сравнению с косозубыми цилиндрическими горизонтальными редукторами.

Валы в редукторах могут располагаться относительно друг друга следующим образом:

• оси валов параллельны;
• оси валов перекрещиваются.

На большей части редукторов валы расположены параллельно.

В зависимости от количества ступеней редукторы подразделяются на следующие виды:

• одноступенчатые цилиндрические горизонтальные редукторы;
• двухступенчатые;
• трехступенчатые;
• многоступенчатые.

Как выбрать, сколько ступеней должно быть? Это определяется передаточным числом, которое должно обеспечиваться редуктором. В зависимости от компоновки ступеней положение входного и выходного валов относительно друг друга может быть различным. Для большей наглядности ниже приведено изображение трехступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора.

Цилиндрическая передача, в свою очередь, может быть:

• развернутая;
• раздвоенная;
• соосная.

Развернутая цилиндрическая передача встречается наиболее часто из-за универсальности деталей механизма. К примеру, шестерни и зубчатые колеса подойдут на несколько видов редукторов. А значит, компания-производитель сэкономит на их изготовлении.

Раздвоенная цилиндрическая передача подходит для тихоходной и быстроходной ступеней. Оптимальное решение – именно быстроходная ступень, ведь в этом случае получится сделать промежуточный вал в виде «вала-шестерни», а также плавающий быстроходный вал. В случае с раздвоенной схемой она «разносится» благодаря тому, что применяются косозубые передачи, в итоге получается шевронный механизм.

Если цилиндрическая передача соосная, значит, входной и выходной валы размещены на одной оси. Размер и вес таких механизмов примерно такой же, как у редукторов с развернутой схемой. В данном случае быстроходная ступень недонагружена, а тихоходная перегружена.

Использование цилиндрических редукторов

Назначение редуктора – понижение числа оборотов мотора и увеличение мощности на выходном валу. Сборка цилиндрического редуктора не представляет трудности. По самому центру отверстий проходит разъем корпуса и крышки. Подшипники насаживаются на валы, ставятся в приготовленные гнезда и подпираются с наружной стороны крышками.

Колеса и шестерни крепят на валы при помощи шпонок.

Для регулировки межосевого расстояния нужно с высокой точностью делать расточку корпуса.

Техническое обслуживание редукторов обычное. Нужно постоянно доливать масло, иногда менять его. Детали, размещенные в середине, рассчитаны на продолжительную эксплуатацию в течение как минимум 10 лет.

Прокатное и кузнечно-прессовое оборудование не сможет работать без редукторов. В данной сфере популярно много разновидностей редукторов. Прямозубые стоят на кранах. Мощные шевронные вращают кривошипные прессы, вальцы, манипуляторы, подающие металл.

Прокатные т-правильные станы работают исключительно благодаря клетям, передающим вращение мотора на валки и рабочие узлы.

Под каждым капотом скрывается коробка скоростей. На каждом станке есть редуктор или несколько. Небольшие передачи установлены в электрифицированном инструменте и регулируют частота вращения шпинделя дрели, угловые шлифовальные машины и фрезера.

Как устроен автомобильный редуктор

Для ознакомления следует рассмотреть основные составляющие данного узла трансмиссии. Автомобильный цилиндрический горизонтальный редуктор включает в себя:

• Корпус – изготовляется из стали высокой прочности и ряда легких сплавов. Он используется для защиты межосевого дифференциала от избыточных внешних воздействий.
• Крепления – они служат для фиксации корпуса к основанию, уплотнителями выступают сальники. Последние не допускают утечек трансмиссионной жидкости, обеспечивающей функционирование дифференциала и шестерней.

Для лучшего понимания работы механизма разберем принцип работы заднего цилиндрического горизонтального редуктора. Крутящий момент передается ведомой шестерне за счет сообщения ведущей шестерни и вторичного вала коробки передач. Ведомая шестерня принимает крутящий момент и передает его межосевому дифференциалу. К примеру, когда водитель поворачивает: наружное колесо получает максимальный крутящий момент, внутреннее — минимальный. Ведущая ось полностью включена в работу: два колеса на ней движутся вместе. А ведь еще 80 лет назад это было невозможно.

Ведомая шестерня крупнее, у нее больше зубцов, ведь она должна принимать максимальный крутящий момент от ведущей.

Теперь что касается редукторных передач. Они отличаются между собой по принципу соединения зубцов ведущей и ведомой шестерен.

За счет разнообразия всевозможных вариаций было создано 4 типа редукторных передач, которые встречаются на машинах:

• коническая. Две шестерни конического вида размещены под углом 90° относительно друг друга. Их можно встретить на машинах с полным либо задним приводом;
• гипоидная. Здесь угол расположения шестерней составляет 45°. Используются они также на машинах с полным либо задним приводом;
• червяная. В этом случае один винт сообщается с червячной ведомой шестерней;
• цилиндрическая. 2 шестерни цилиндрической формы сообщаются параллельно. Встретить данную схему можно на авто с передним приводом.

Редукторы цилиндрические одноступенчатые типа Ц

Редукторы этого типа имеют межосевые расстояния от 800 до 1120 мм, предназначены для привода крупных машин для длительного режима эксплуатации и рассчитаны на передачу крутящего момента на тихоходном валу от 125 000 до 355 000 Н · м при передаточных числах от 1,6 до 6,3.

На листах 47, 48 показана конструкция редуктора Ц-800. Зубчатое зацепление — шевронное, шестерня откована вместе с валом, литое колесо насажено на вал с допусками прессовой посадки. В каждой опоре быстроходного вала установлено по два роликоподшипника с короткими цилиндрическими роликами. Безбортовые наружные кольца обеспечивают свободную установку шеврона шестерни по шеврону колеса.

При использовании двух одинаковых подшипников в одной опоре для равномерной загрузки необходимо проводить подбор по наименьшим отклонениям наружного диаметра и радиального зазора между телами качения и кольцами. Кольцо лабиринтного уплотнения торцевой поверхностью упирается в торец внутреннего кольца подшипника, с другой стороны два полукольца, установленные в канавке вала, с необходимой подгонкой по месту служат упором для лабиринтного кольца и вместе жестко крепят внутренние кольца подшипника и передают осевые силы на вал. Для удержания двух полуколец на них надевается сплошное кольцо, которое закрепляется болтами к лабиринтному кольцу, и головки болтов скрепляются проволокой.

Вал колеса установлен на двухрядных конических роликоподшипниках. Внутренние кольца от осевого смещения крепятся двумя полукольцами, закладываемыми в канавку вала, и охватываются специальной шайбой. Шайба закрепляется болтами, ввернутыми с торца вала. Два полукольца требуют слесарной подгонки при сборке редуктора, что обеспечивает плотное беззазорное соединение кольца подшипника и торца бурта вала.

Таблица 96

Габаритные и присоединительные размеры цилиндрических одноступенчатых редукторов типа Ц (лист 48), мм

Продолжение табл. 96

Таблица 97

Основные параметры зубчатых передач цилиндрических одно- и двухступенчатых редукторов типа Ц и Ц2Ш

Примечание. Z_∑ = 112 при и≤ 3,15, z_∑ = 126 при и > 3,151.

Течь масла по валу предотвращается лабиринтным уплотнением и отводом масла из полости между подшипниками и лабиринтным кольцом через отверстие в корпусе, через которое масло поступает в картер. В нижней части торцевой крышки осевого крепления наружного кольца подшипника против вертикального отверстия отвода смазки должен быть выполнен вырез для свободного прохода масла.

Корпус редуктора выполняется из чугуна, а в более ответственных случаях — из литой стали. К нижней части корпуса крепится на болтах сварной поддон, и к нему приваривается труба для отвода масла из картера. Верхняя часть корпуса состоит из двух частей толстой рамы и сварного кожуха. Рама на болтах крепится к нижней части корпуса и совместно с ним ведется расточка отверстий под подшипники. Сварной кожух крепится болтами к раме через фланец.

Централизованное смазывание зацепления и подшипников обеспечивается подачей охлажденного масла через отверстие, просверленное с торцевой стороны корпуса, масло через трубы подводится к брызгалу и при наличии отверстий распределяется по всей длине зацепления. Есть также индивидуальный подвод смазки к каждому подшипнику.

Габаритные размеры редукторов (лист 48) приведены в табл. 96. Основные параметры зубчатых Передач цилиндрических резисторов типа Ц приведены в табл. 97.

При применении зубчатых колес с z = 17 коэффициенты смещения исходного контура должны быть  x₁=0,2; х₂ = -0,2.

По основным параметрам рассчитывается число зубьев шестерни и колеса и фактическое передаточное число, которые даны в табл. 98.

В табл. 99 приведены крутящие моменты, передаваемые тихоходными валами, и предельная частота вращения быстроходного вала.

Значения крутящих моментов Т_т приведены для шестерен из стали 35ХМ ГОСТ 4543-71 с твердостью 300…330 НВ и колес из стали 35ХМЛ с твердостью 260…290 НВ.

Таблица 98

Фактические передаточные числа и числа зубьев шестерен и колес в цилиндрических одноступенчатых редукторах типа Ц

Таблица 99

Крутящие моменты и предельная частота вращения в цилиндрических одноступенчатых горизонтальных редукторах типа Ц

Примечание. Т_т — момент, передаваемый тихоходным валом; n_Б — частота вращения быстроходного вала.

Методика выбора редукторов типа Ц такая же, как и у редукторов РЦО.

Расположение и размеры отверстий для подвода и отвода масла приведены в табл. 100.

В зависимости от типоразмера редуктора и передаточного числа в табл. 101 приведен расход масла при струйном смазывании.

Сорт масла при окружной скорости до 2,5 м/с — П-8п, свыше 2,5 и до 5 м/с авиационное МС-20, свыше 5 до 20 м/с-И-50А.

Цилиндрическо-червячные двухступенчатые редукторы.

В схеме на рис. 41 быстроходная ступень — с цилиндрическими колесами; тихоходная ступень — с червячной парой; быстроходный и тихоходный валы перекрещиваются под прямым углом и параллельны основанию корпуса редуктора. В схеме на рис. 42 быстроходная ступень с червячной парой, а тихоходная с цилиндрическими колесами; быстроходный и тихоходный валы перекрещиваются под прямым углом и параллельны основанию корпуса редуктора. В схеме на рис. 43 быстроходная ступень с цилиндрическими колесами; тихоходная ступень — с червячной парой; быстроходный и промежуточный валы перпендикулярны к основанию корпуса, тихоходный вал параллелен основанию корпуса.

Соседние страницы

• Редуктор с вертикальными валами
• Редуктор с двумя быстроходными валами.
• Редуктор двухступенчатый
• Редуктор двухступенчатый соосный
• Варианты исполнений опор валов цилиндрического двухступенчатого соосного редуктора
• Редуктор с торсионными валами
• Редуктор двухступенчатый трехпоточный соосный
• Редуктор соосный цилиндрический с внутренним зацеплением тихоходной ступени
• Мотор-редуктор МЦ2С-125
• Редуктор цилиндрический Ц2-160
• Редуктор цилиндрический двухступенчатый 1Ц2У.
• Редуктор Ц2-200.
• Редуктор специальный
• Редуктор Ц3КФ-100
• Редуктор РТЦ-500.
• Редуктор трехступенчатый
• Редуктор РЦТ-1015.
• Редуктор конический К-125.
• Редуктор конический
• Редуктор коническо-цилиндрический
• Редуктор червячный.
• Мотор-редуктор цилиндрическо-червячный.
• Редуктор цилиндрическо-червячный.
• Редуктор червячный двухступенчатый.

Конструктивная специфика заднемостового редуктора

Колеса с зубцами зацепления, обеспечивающие передачу крутящего усилия на ведомые валы от ведущего, называются шестернями. Из-за того, что валы располагаются под разными углами, зубцы колес изготавливают специальной формы – это т. н. конические шестерни.

Спасибо за подписку!

Форма конуса, помимо основного назначения по передаче крутящего момента, обеспечивает также низкий уровень шума, что является преимуществом в плане удобства при эксплуатации легковой машины.

Ведущее колесо должно быть иного размера, нежели ведомые – лишь в этом случае будет обеспечиваться понижение передачи. В случае обеспечения этого требования несколько полных вращений ведомого вала будут соответствовать одному полному обороту ведущего – иными словами, имеет место снижение (редуцирование) скорости вращения. Есть ряд транспортных средств (вездеходы, например), где в редукторной коробке применяется серьезное снижение скорости вращения – таким образом, обеспечивается весьма невысокий темп передвижения, чтобы не увязнуть.

Производители

Отечественное производство заметно отстает от зарубежного. Импортные модели поступают на российский рынок без адаптации к местным условиям. Традиционные российские редукторы представляют собой предельно упрощенные конструкции, что дает им возможность хоть как-то снизить цены и поддержать спрос. Потребитель все больше убеждается в их низкой надежности, предпочитая приобретать импортные изделия. Отечественный редуктор цилиндрический обладает следующими недостатками:

• отсутствие чистовой и отделочной операций по обработке поверхности зубьев;
• низкая мощность и крутящий момент, недолговечность и недостаточная надежность;
• существенное ограничение разнообразия конструкций, что не дает возможности применять их в современных машинах и механизмах с многофункциональным приводом.

Очень мало предприятий занимается совершенствованием отечественных изделий, улучшая их показатели до зарубежного уровня. Среди них выделяется НТЦ «Редуктор», главным направлением которого является модернизация типовых изделий за счет применения достижений науки о редукторах и внедрения зарубежных новинок.

Цилиндро-червячные редукторы

Одной из конструктивных разновидностей цилиндрического редуктора является цилиндро-червячный агрегат. Он относится к типу двухступенчатых:

• первая, быстроходная передача – цилиндрическая;
• вторая, тихоходная передача – червячная.

Соединение выполняется при помощи фланца. Прямой угол, под которым пересекаются оси вала двигателя и выходного вала, способствуют более удобному расположению привода. Вращение редуктору передается от насаженного на вал двигателя ведущего зубчатого колеса.

Цилиндрическое зубчатое колесо изготавливается из высоколегированной стали, зубья проходят несколько этапов закалки. Зубчатый венец червячной передачи выполняется центробежным литьем из высокопрочной бронзы.

Среди преимуществ, которыми обладают редукторы данного вида:

• широкий диапазон передаточных величин, начиная с 50-150 до 400;
• более высокий КПД;
• повышение крутящего момента от 100 до 2800Нм;
• компактность;
• увеличенный эксплуатационный срок;
• способность воспринимать высокие нагрузки, возникающие в момент пуска.

Цилиндро-червячный редуктор предназначен для решения задач, которые сопровождаются высокими аксиальными и радиальными нагрузками, что обеспечивается точной геометрией валов и их зубчатого сцепления.

Редуктор с одной ступенью

Больше распространен редуктор цилиндрический одноступенчатый горизонтального исполнения.

Вертикальные модели также применяются. Та или иная конструкция связана с удобством компоновки привода. Колеса выполняются с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпус цилиндрического редуктора изготавливается из чугунного литья или делается сваренным из стали.

Применяются подшипники качения и реже – скольжения (для тяжело нагруженных передач).

Редуктор цилиндрический горизонтальный имеет передаточное число не выше 6.3. Дальнейший рост передаточного числа (допускается его увеличение до 12.5) нерационально увеличивает габариты агрегата. Если редуктор цилиндрический одноступенчатый превышает допустимые габариты, применяют устройство меньшего размера с 2 ступенями.

Недостатки цилиндрических редукторов

Наряду с достоинствами, цилиндрический тип передач имеет недостатки.

1. Одна ступень не обеспечивает большое передаточное число. Минимальное количество зубьев колеса равно 17. Это требует значительного увеличения габаритов при максимально возможных передаточных числах (до 1:12.5).
2. Высокий уровень шума, создаваемого при поочередном входе в контакт пар зубьев. Простейшая конструкция, когда они прямые. Контакт здесь происходит по всей длине зуба. Это обеспечивает передачу большой мощности, но также значительный износ и повышенный шум при вращении. В косозубых зацеплениях захват каждого последующего звена производится постепенно, что снижает вибрацию и удары. При этом требуются меньшие усилия для вращения вала.
3. Нет самоторможения. Наружная нагрузка может вращать выходной вал, что не всегда целесообразно. В одном случае это является недостатком, в другом – преимуществом.
4. Зубчатые колеса обладают высокой жесткостью и не дают возможности компенсировать динамические нагрузки.