Виды редукторов: назначение, устройство, типы

Предназначение и устройство

Если кто-то из читателей помнит, то мы касались работы дифференциала, тоже принимающего участие в работе с крутящим моментом. В отличие от него, редуктор не перераспределяет этот момент, а предназначен для его понижения или повышения. На каждой ведущей оси расположен свой редуктор — поэтому они называются передний и задний.

Изготавливается данное устройство из стальных сплавов, которые отличаются высокой прочностью и могут гарантировать длительную эксплуатацию в неблагоприятных условиях.

В заднем редукторе предусматривается ведущая соединенная с карданным валом и ведомая шестерни. У каждого редуктора одним из основным параметров является передаточное число. При этом, в легковых машинах оно традиционно ниже, чем в коммерческом транспорте. Для того, чтобы понять суть передаточного числа, достаточно представить себе количество зубьев у ведомой и ведущей шестеренок. Само число означает, сколько раз ведомая может провернуться за 1 оборот ведущей.

Конструктивные особенности

Основой любого редуктора является зубчатое зацепление, передающее вращательный момент и изменяющее число оборотов вала. Для цилиндрических зацеплений характерна возможность вращаться в обе стороны. При необходимости ведомый вал с колесом подключается к двигателю и становится ведущим. Они в данной конструкции расположены параллельно, горизонтально и вертикально. Устройство цилиндрических редукторов может быть самое разное, но оно обязательно включает в свою конструкцию:

• ведущий;
• ведомый вал;
• шестерню;
• колесо;
• подшипники;
• корпус;
• крышки;
• систему смазки.

В простейшем одноступенчатом редукторе одна пара находится в зацеплении – шестерня и колесо. Если ступеней 2 и больше, соответственно увеличивается количество деталей. Появляются промежуточные оси. Для изменения направления вращения, в кинематическую схему включают паразитку, промежуточную шестерню с количеством зубьев как у ведущей.

Корпус и крышка отливаются из чугуна или делаются сварными из низкоуглеродистого листа толщиной 4 – 10 мм в зависимости от габаритов и мощности узла. Сварными делают маленькие редуктора. Остальные имеют крепкий литой корпус.

Характеристика цилиндрических редукторов

Количество зацеплений, тип зуба и взаимное расположение валов для всех видов оборудования описывает ГОСТ Редукторы цилиндрические. В нем указаны типоразмеры всех деталей, которые могут применяться в цилиндрических редукторах при различных количествах ступеней. Максимальное передаточное число одной пары 6,5. Общее многоступенчатого редуктора может быть до 70.

Больше чем у цилиндрического редуктора может быть передаточное число у червячной передачи,оно может достигать 80. При этом они компактные, но используются редко из-за низкого КПД. У цилиндрических одноступенчатых редукторов КПД 99 – 98%, самый высокий из всех видов передач.Отличаются червячные и цилиндрические редукторы расположением валов. Если у цилиндрических они параллельные, то червяк располагается к колесу под углом. Следовательно валы ведущий и ведомый выходят из перпендикулярно расположенных боковых стенок корпуса.

Для смазки достаточно залить масло в поддон, чтобы нижние шестерни в него частично погрузились. При вращении зубья захватывают масло и разбрызгивают его на другие детали.

Проектирование и порядок расчета

Расчет будущего редуктора начинается с определения передаточного момента и подборки его из нормированных пар. После этого уточняются диаметры деталей и межосевое расстояние валов. Составляется кинематическая схема, определяется оптимальная форма корпуса и крышки, номера подшипников. В сборочный чертеж входит кинематическая схема двухступенчатого редуктора, система смазки и способы ее контроля, типы подшипников и места их установки.

ГОСТ 16531-83 описывает все возможные виды и типоразмеры зубчатых колес, которые могут применяться в цилиндрических редукторах с указанием модуля, количества зубьев и диаметра. По размеру шестерни подбирается вал. Его прочность рассчитывается с учетом вращательного момента на скручивание и изгиб. Определяется минимальный размер, умножается на коэффициент прочности. Затем выбирается ближайший больший нормализованный размер вала. Шпонка рассчитывается только на срез и подбирается аналогично.

По диаметру вала выбирается подшипник. Его тип определяется направлением зуба. При косозубой передаче ставят упорные, более дорогие. Прямозубая передача не нагружает их в осевом направлении, и однорядные шарикоподшипники работают по несколько тысяч часов.

Схема сборки указывается на чертеже внизу и подробно расписывается в технологической документации, которая выдается в производство вместе с чертежами. На главном чертеже с общим видом в таблице указываются технические характеристики редуктора, которые затем переносятся в паспорт:

• количество ступеней;
• передаточное число;
• число оборотов ведущего вала;
• мощность на выходе;
• КПД;
• габариты;
• вес.

Дополнительно могут указываться вертикальное расположение зацепления, направление вращение вала и способ установки: фланцевый или на лапах.

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени – от 10 до 60, а три ступени – от 60 до 400.

Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:

А) – Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями Г) – Соосный цилиндрический редуктор Д) – Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи Е) – Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей Ж) – Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей З) – Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей

Газовые

Эти агрегаты являются устройствами, которые способны понижать давление на выходе из какой-либо емкости (например, в баллоне).

Существуют следующие виды газовых редукторов:

• Кислородные, применяющиеся на многих машиностроительных предприятиях. С помощью таких редукторов можно выполнять любые автогенные работы. Например, сваривать или паять детали.
• Ацетиленовые, которые часто применяются в коммунальном хозяйстве для резки трубопроводов.
• Воздушные редукторы. Такие агрегаты используют многие предприятия. С их помощью можно непрерывно поддерживать необходимое давление воздуха в сетях и коммуникациях. Кроме того, подобные виды редукторов используют в дайвинге как устройства, которые способны снижать давление дыхательной смеси.
• Пропановые, использующиеся в металлургии. Они помогают рабочим проводить различные автогенные работы, наподобие резки или пайки. Кроме того, эти редукторы можно встретить и в быту. Ярким примером являются плиты, в которых встроены подобные регуляторы давления газа.

Отказы и ремонт редуктора

Большое значение для обеспечения безотказности редуктора автомобиля имеет смазка вращающихся деталей в зоне зацепления. Утечка смазки может привести к масляному голоданию, в результате которого зубья шестерен будут перегреваться и интенсивно изнашиваться. Избежать поломки поможет периодический контроль состояния трансмиссии, осуществляемый профессиональными сотрудниками СТО.

Ремонт редуктора относится к работам особой сложности, так как предполагает большое количество регулировок и последующих тестов. Одна из шестерен редуктора не может быть заменена без подбора и приработки, так как в противном случае не будет обеспечена требуемая площадь пятна контакта. Регулировка редуктора осуществляется изменением зазора между торцом зубчатого колеса и корпусом агрегата.

https://booktube.ru/reduktor-v-avtomobile-chto-jeto-takoe/

Технические характеристики

Редуктора отличаются внешне по размерам и форме. Внутреннее строение разнообразное. Объединяет их всех перечень технических характеристик, по которым они подбираются на различные машины и станки. К основным параметрам редуктора относятся:

• передаточное число;
• передаточное отношение;
• значение крутящего момента редуктора;
• расположение;
• количество ступеней;
• крутящий момент.

Передаточное число берется общее, всех передач, и одновременно указывается таблица передаточных чисел, если узел имеет 2 и более ступени. По нему подбирают узел, который преобразует вращение электродвигателя или мотора с нужное количество оборотов.

При этом важно знать величину крутящего момента на выходном валу редуктора, чтобы определить, будет ли достаточной мощность, чтобы привести в движение агрегат

Передаточное число

Основная характеристика зубчатого зацепления, по которой определяются все остальные параметры. Показывает, на сколько оборотов меньше делает колесо относительно шестерни. Формула передаточного отношения:

U = Z₂/Z₁;

где U – передаточное число;

Z₁ число зубьев шестерни;

Z₂ число зубьев зубчатого колеса.

Модуль зубьев шестерни и колеса одинаковый. Их количество напрямую зависит от диаметра. Поэтому можно использовать формулу:

U = D₂/D₁;

Где D₂ и D₁ диаметры колеса и шестерни соответственно.

Расчет общего передаточного момента определяется как произведение передаточных чисел всех пар:

U_р = U₁× U₂× … × U_n;

Где U_р передаточное число;

U₁, U₂, U_n передаточные числа зубчатых пар.

При расчете передаточного числа берется отношение количества зубьев колеса и заходов червяка.

В цепных передачах расчет передаточного числа делается аналогично, по количеству зубьев на звездочках и по диаметрам деталей.

При определении передаточного числа ременной пары количество зубьев заменяется диаметрами шкивов и все умножается на коэффициент скольжения. В отличие от зубчатой передачи, линейная скорость движения крайних точек на шкивах не равна друг другу. Зацепление не жесткое, ремень проскальзывает. КПД передачи ниже, чем у зубчатой и цепной передачи.

Передаточное отношение

При проектировании нового узла с заранее заданными характеристиками, за основу берется мощность будущего редуктора. Она определяется по величине крутящего момента:

где U₁₂ – передаточное отношение;

W₁ и W₂ – угловые скорости;

n₁ и n₂ – частота вращения.

Знак «–» указывает на обратное направление вращения колеса и вала, на котором оно находится. При нечетном количестве передач ведомое колесо крутится в противоположном направлении по отношению к ведущему, навстречу ему. При четном количестве зацеплений конических колес вращение обоих валов происходит в одном направлении. Заставить его крутится в нужную сторону можно установкой промежуточной детали – паразитки. У нее количество зубьев как у шестерни. Паразитка изменяет только направление вращения. Все остальные характеристики остаются прежними.

Крутящий момент

Определение крутящего момента на валу необходимо, оно позволяет узнать мощность на выходе редуктора, величины связаны прямо пропорциональным соотношением.

Крутящий момент входного двигателя на входе, умножается на передаточное число. Для получения более точного фактического значения надо умножить на значение КПД. Коэффициент зависит от количества ступеней и типа зацепления. Для прямозубой конической пары он равен 98%.

Классификация редукторов

На сегодняшний день типы редукторов классифицируются на основе:

• типа механической передачи;
• расположения элементов в пространстве;
• конструктивных особенностей.

В зависимости от расположения элементов они бывают вертикального и горизонтального исполнения. Среди различных типов можно выделить традиционные механические и мотор-редукторы (с дополнительно установленной двигательной установкой).

Читать также: Как варить алюминий обычной сваркой

Основная, общепринятая классификация редукторов разработана в зависимости от типа передачи и по форме шестерен:

Цилиндрический и конический редуктор

В основе таких моделей используются конические и цилиндрические передачи. Данный тип прямого редуктора характеризируется высоким уровнем КПД (более 80%, в зависимости от количества зубьев). Еще одним преимуществом является практически полное отсутствие нагрева из-за отсутствия нагревающихся элементов. Это позволяет добиться простоты механизма, отсутствия необходимости в дополнительных мерах охлаждения. Данный тип получил высокую популярность благодаря надежности и долговечности.

Планетарный

Отличается от большинства других видов схемой расположения элементов. В его основе лежит планетарная передача. Основной ее функцией можно назвать преобразование поступающего момента. Подобные модели отличаются компактностью благодаря тому, что рабочие элементы находятся в одной геометрической оси, чего нельзя встретить в стандартных механизмах. Широко распространены в сфере приборостроения и машиностроения. Они позволяют комбинировать преимущества цилиндрических и червячных.

Позволяют также добиться оптимального соотношения производительности, компактности, надежности и долговечности.

Червячный

В основе этого вида лежит червячная передача, которая позволяет использовать его для различных целей. Использование этой модели помогает преобразовывать как прямой, так и угловой крутящий момент. В основе конструкции лежит спиралевидный винт, который формой напоминает червяка, из-за чего он получил свое название. Используется довольно редко, так как не отличается надежностью и высокой производительностью. В некоторых случаях при повышении нагрузки может выйти из строя. Несмотря на свои недостатки, он прочно занял свое место в машиностроении, так как является незаменимым при передаче усилия между перпендикулярно расположенными валами.

Волновой

Имеет особенный характеристический размер и тип конструкции, в основе которой лежит неподвижный корпус с нарезанными зубьями. Внутри корпуса расположен гибкий элемент, усилие на которые передается ведущим валом, соединенным с ним. Гибкий элемент изготовлен в виде овала, благодаря чему при движении внутри корпуса создает волнообразные движения.

Данный тип отличается высокой производительностью, имея высокое передаточное отношение, достичь которое невозможно с помощью других моделей

Отличается компактными размерами, что особо важно для использования в точном машиностроении

Следует отметить, что современные тенденции машиностроения требуют особых характеристик от редукторов. Из-за этого все большего распространения получают комбинированные модели. Цилиндрические модели дополняют коническими горизонтальными передачами. Червячные дополняются дополнительными валами, а также некоторые модели оснащаются дополнительными моторами.

Различные виды мотор-редукторов получили широкое распространение благодаря тому, что в одном механизме объединяют еще и электродвигатель и все необходимые дополнительные элементы.

Червячные редукторы: общие сведения

В основе механики работы червячного редуктора лежит идея передачи крутящего момента с винта особой резьбы на зубчатое колесо.

При этом в ходе работы механизма образуются значительные показатели силы трения между поверхностями червяка и зуба приводного механизма вала.

В результате устройство выделяет большое количества тепла, требует особых условий охлаждения, имеет низкую наработку на отказ.

С течением времени из-за разрушения элементов привода возможно возникновения люфтов и увеличение выделения тепла.

К достоинствам червячного редуктора относятся:

• плавность хода выходного вала;
• большие передаточные коэффициенты;
• для выполнения поставленных перед некоторыми механизмами задач полезно свойство самоторможения редуктора: вал невозможно прокрутить при отключенном приводе.

Есть у червячного редуктора весомый список недостатков. Кроме уже упомянутых (значительное выделение тепла, низкий срок службы), к ним относятся:

• сниженный коэффициент полезного действия, который падает в ходе эксплуатации из-за износа механики;
• необходима точная регулировка и настройка.

Червячный редуктор требует отдельного крепления при установке для гарантии отсутствия паразитных разнонаправленных сил, действующих на выходной и входной валы. Если это условие не соблюдено — срок службы устройства может быть снижен по сравнению с задекларированным производителем.

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.

Передаточное отношение	Число заходов червяка	Число зубов колеса
7-8	4	28-32
9-13	3-4	27-52
14-24	2-3	28-72
15-27	2-3	50-81
28-40	1-2	28-80
40	1	40

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.

Конструктивные особенности

Существует два типа конических редукторов:

• узкие;
• широкие.

Под узким типом редуктора подразумевается то, что ширина зубчатого колеса будет равна четверти внешнего конусного расстояния. Передаточные числа в диапазоне 3-5, а число зубьев у шестерни 20-23. У редукторов широкого типа ширина колеса варьируется в пределах от 0,3 до 0,4 внешнего конусного расстояния. Значения передаточных чисел будут 1-2,5, а количество зубьев шестерни от 25 до 28.

На рисунке ниже изображен чертеж конического редуктора, на котором видно, что зубчатые колеса соприкасаются под определенным углом. Валы установлены на однорядные роликовые подшипники и находятся в закрытом корпусе с крышкой. В большинстве случаев, материалом для корпуса служат сталь или чугун, но встречаются модели из легких сплавов. В конструкции используются шестерни конического типа, имеющие прямые или косые зубья. Использование радиальных подшипников позволяет выдерживать большие осевые нагрузки.

По типу исполнения, конические редукторы могут содержать одну или несколько ступеней, с увеличением которых будет задействовано большее количество валов и конических пар. Самыми распространенными на сегодняшний день являются редукторы конические одноступенчатые. Благодаря двухступенчатым и трехступенчатым агрегатам получается достичь требуемого вращающего момента и реверсивного движения.

В независимости от количества ступеней, вращение к редуктору от электродвигателя передается при помощи муфты, клиноременной или цепной передачи. На рисунке ниже изображена кинематическая схема одноступенчатого редуктора.

Смазка конической пары осуществляется при помощи масляной ванны. Одна из шестеренок частично погружена в масло и при вращении перемещает часть масла на другую шестерню, с которого масла вновь капает в ванну. Во время работы агрегата часть масла попадает на внутренние стенки корпуса, в которых находятся технологические отверстия. Через них масло попадает к подшипникам и смазывает их.

Как разобрать редуктор

Корпус редуктора имеет некоторые особенности, в результате чего такое устройство разбирается по определенной схеме. Этот процесс необходим, если по какой-то причине устройство редуктора перестал нормально функционировать. Некоторые поступают неправильно: когда редуктор ломается, его просто выбрасывают. Однако при правильном подходе к этому делу оборудование может быть отремонтировано, после чего техника будет функционировать так же, как и раньше.

Кроме того, как уже указывалось ранее, купить запчасти для автомобиля или мотороллера сложно, поэтому не стоит зря ими разбрасываться.

• Если корпус редуктора некоторое время находился в разобранном состоянии, то для начала его было бы неплохо очистить от пыли и грязи;
• Открутить все болты, которые стягивают редуктор. Взять строительный фен. С его помощью со всех сторон прогреть устройство, после чего деревянной киянкой постучать по корпусу. Делать это нужно до тех пор, пока он не разойдется на две половинки;
• Теперь можно выяснить, что повлекло за собой поломку. Естественно, есть разные типы редукторов, поэтому следует это учитывать, во время поисков причины неисправности. Редуктор мог выйти из строя по двум основным причинам: был сломан первичный вал или его подшипник, либо стерлись зубья шестерен. Обе запчасти придется заменить, если они сломаны;
• Шестерни и подшипники следует снять, чтобы их заменить новыми запчастями;
• Извлечь стопорный щит;
• Снять стопорное кольцо и вынуть полуось из чашки;
• Перед началом сборки всех деталей обратно, нужно проверить их целостность;
• Когда корпус редуктора полностью собран, его можно отправлять в отведенное место.

Планетарный редуктор: описание,преимущества,характеристики,принцип работы.

Пропановые редукторы

Пропановый редуктор предназначен для понижения и регулирования давления газа — пропана, поступающего из баллона, рампы или сети, и автоматического поддержания постоянным заданного рабочего давления газа.

Пропановые редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в красный цвет. Присоединение к баллону накидной гайкой с резьбой СП21,8LH 14 ниток на 1 дюйм (S27 W21,8LH) с внешним шестигранником под ключ 27. На изображении представлен баллонный пропановый одноступенчатый редуктор KRASS БПО 5 3. Редуктор выпускается согласно ГОСТ 13861-89. Наибольшее допустимое давление газа на входе в редуктор — 25 кгс/см², наибольшее рабочее давление (давление газа на выходе) 4 кгс/см². При наибольшем рабочем давлении расход газа составляет 5 м³/ч. Масса редуктора не более 0,67 кг.

Пропановый редуктор присоединяется к баллону накидной гайкой. Газ, пройдя входной фильтр, попадает в камеру высокого давления. При вращении регулировочного винта по часовой стрелке усилие нажимной пружины передаётся через нажимной диск, мембрану и толкатель на редуцирующий клапан, который, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном и седлом в рабочую камеру.

Баллонные пропановые редукторы (в зависимости от модели) имеют показывающие приборы для определения давления газа, выходящего из редуктора (манометры низкого (выходного) давления), для определения давления газа, входящего в редуктор (манометр высокого (входного) давления) или не имеют их вообще. Отбор газа осуществляется через ниппель, который присоединяется к редуктору гайкой с резьбой М16×1,5LH. К ниппелю присоединяется рукав диаметром 9 или 6 мм, идущий к горелке или резаку.

Технические характеристики некоторых пропановых редукторов.

Параметры	БПО 5 3	БПО 5 3 mini	СПО — 6	РПО — 25	РПД — 25
Наибольшая пропускная способность V, м3/ч	5	5	6	25	25
Наибольшее давление газа на входе, P1, MPa ( кгс/см²)	2,5 (25)	2,5 (25)	0,3 (3)
Наибольшее рабочее давление, P2, MPa ( кгс/см²)	0,4 (4)	0,4 (4)	0,15 (1,5)	0,3 (3)	0,3 (3)
Масса, кг, не более	0,67	0,45	1,8	8	10

На редуктор наносится следующая маркировка:

• Товарный знак предприятия изготовителя.
• Марка редуктора.
• Год и месяц выпуска.

Требования к материалам пропанового редуктора

Неметаллические материалы (например используемые в качестве уплотнителей и смазок), контактирующие с пропаном, бутаном и метилацетиленпропадиеновыми смесям, должны быть стойкими к n-пентану. Испытания проводят по ГОСТ 9.030.