Червячный редуктор

Рулевое управление

Он используется в автомобиле не только в мостах, но и в рулевой системе. На самом деле жидкостный рулевой редуктор – это старейшая система, которая прошла множество изменений, но технический принцип ее остался общим.

Рулевой редуктор в автомобиле служит для того, чтобы было легче крутить руль даже на автомобиле без усилителя руля.

Рулевой редуктор имеет ряд преимуществ, главным из которых является большое отношение передачи энергии. Можно сказать, что к достоинствам относится низкий шум работы редуктора и плавность хода. Рулевой редуктор также обладает и недостатками, главным из которых является быстрый износ цепного механизма и обильное выделение тепла. Приводом для рулевого преобразователя энергии служит рулевое колесо.

Редуктор своими руками

Несмотря на обилие технических приспособлений, многие умельцы берутся сделать редуктор для мотоблока своими руками. Для этого процесса не нужно использовать умные заводские станки. Достаточно иметь стандартный набор инструментов: болгарку, сварочные приспособления, дрель и разного размера сверла, отвертку, молотки. Среди деталей для самого преобразователя у вас должны присутствовать валы и подшипники, звездочки с подходящими по размерам цепями, шестеренки и ремни.

Подготовка

Важнейшим элементом сборки редуктора мотоблока является подготовка. Без заранее проведенных расчетов, определения размеров и правильного количества оборотов коленвала успешно собрать редуктор на мотоблок не получится.

Расчеты проводятся в следующем порядке:

• определение числа оборотов коленвала мотора. Это число не может быть одинаковым всегда, поскольку в случае нажатия на педаль «газ», это число, несомненно, возрастет. Поэтому для избежания ошибок и неточностей в дальнейших расчетах необходимо брать число оборотов + 10%;
• следующий этап – определение количества оборотов оси подвески. За основу берем размер колеса и при помощи формулы определяем величину выбега за полный оборот. Далее проектируем это на нормальную скорость движения мотоблока – 3-5 км/час.

Сборка

При большом желании, наличии соответствующих инструментов, а также имея элементарные навыки сборки-разборки, можно собрать редуктор к мотоблоку любой модификации. Однако наиболее легким будет цепной редуктор. Он легок в сборке, надежный, и материалы для его изготовления есть всегда в наличии.

Итак, сборка самодельного редуктора для мотоблока происходит следующим путем:

• корпусом для изделия может послужить старая коробка передач, или же можно собственноручно сварить металлические пластины между собой. Корпус является важнейшим компонентом, поскольку защищает редуктор от механических повреждений, попадания грязи, пыли и других предметов;
• на выходном вале мотора необходимо закрепить звездочку;
• затем крепим ведомый вал к звездочке, как перед этим крепили ее к выходному валу;
• если вал сформировать из 2 полуосей, а ведомую звездочку зафиксировать посредине, конструкция будет надежнее. Далее все закрепить болтами;
• в защитном корпусе проделать отверстия для крепления и соединить его с основной конструкцией. Также он сдерживает жидкую смазку внутри механизма;
• использовать герметизирующие прокладки по краям корпуса.

Если все вышеперечисленные действия выполнены правильно, то редуктор для мотоблока, выполненный своими руками, будет работать не хуже, а то и лучше, заводского аналога.

Замена масла

Важным элементом ухода за агрегатом является поддержание нормального количества масла в редукторе. Упустив этот момент из виду, остатки старого масла могут серьезно навредить деталям. Заметив потеки масла снаружи корпуса, будьте уверены – это недостаточная герметизация или проблема с прокладками.

Масло для редуктора мотоблока лучше использовать качественное – трансмиссионное.

Такие данные обычно описывают производители в инструкции к механизму.

Общие правила замены масла:

• 25-50 часов с начала работы механизма – первая смена масла;
• 100-250 часов с начала работы или после 1-2 лет хранения – нормальная периодичность проверки масла.

Гордость многих дачников — самодельный мотоблок, собранный своими руками из деталей, отслуживших свой век механизмов. Поставить электродвигатель или малогабаритный бензиновый от старого мотороллера или мотоцикла на раму с колесами не составит труда даже для начинающего механика-любителя. А вот над чем придется подумать, так это над редуктором для мотоблока.

Рекомендации по использованию червячных редукторов

Во время монтажа агрегата ось колеса должна быть расположена сверху, а сам червяк внизу. За счет этого будет обеспечена стабильная работа узлов и исключены потери масла, которое обеспечивает плавное движение элементов, поддающихся трению.

Когда червячный редуктор работает, нужно постоянно следить за температурным режимом элементов, которые находятся в движении, поддаваясь трению. В случае частых перегревов подвижных элементов снижается рабочий ресурс и ускоряется износ деталей. Повышенная температура движущихся элементов является ключевой причиной преждевременного выхода из строя агрегата.

Эксплуатируя редуктор червячного типа, нужно использовать в качестве смазочного материала более густое вещество. В таком случае снижаются потери масла, продлевается рабочий ресурс агрегата, уменьшается частота проведения ремонтных работ и сервисного обслуживания.

Чтобы механизм работал стабильно без перебоев, нужно минимизировать ударные нагрузки, которые повышают риски смещения зубьев во время движения, что приводит к неизбежной поломке.

Когда червячный редуктор запланировано применять в работе ручных механизмов, лучше выбрать другой агрегат. При использовании ручного режима работы из-за наличия эффекта самоторможения, управление требует приложения повышенных силовых нагрузок.

Перед покупкой устройства нужно детально изучать технические параметры и особенности функционирования механизма. Чем больше размер силового агрегата, тем выше требования к безопасности и стабильности его функционирования в условиях повышенных рабочих нагрузок.

Если вам необходима помощь в выборе червячного редуктора, вы можете обратиться к специалистам компании Е.М. Интех. Мы имеем многолетний опыт и исчерпывающие инженерные знания в области подбора и эксплуатации данного типа механизмов. Бесплатную консультацию можно получить по телефону +7 (495) 971-39-21 или заполнив форму обратной связи на нашем сайта в разделе контакты.

Ремонт редуктора

Несложный ремонт червячного редуктора можно осуществить собственными силами. Если мотор и привод объединены в одном корпусе, то следует аккуратно разобрать механизм.

Это интересно: Отличие бензиновых и дизельных моторов

Часть общего картера, в которой находится привод, также подлежит разбору. Если конструкция червячного привода изготовлена под высокоскоростной мотор, то, прежде чем приступать к разбору редуктора, необходимо слить трансмиссионное масло из корпуса.

В редукторе этого типа применяются высококачественные подшипники, поэтому наиболее часто необходимость ремонте возникает если шестерня и червяк изношены свыше предельных значений. Рабочая пара всегда подлежит одновременной замене на полный ремкомплект, который прежде чем поступить в торговую сеть, должен быть правильно подобран и испытан на специальном стенде.

Конструкция червячного редуктора также позволяет осуществить регулировку зацепления шестерни с червяком без разбора корпуса. Для этой цели используется болт, который встроен в корпус. Если имеется чертёж устройства, то можно без труда определить, где шестерня регулируется. Если чертёж отсутствует, то косвенным признаком регулировочного болта, будет наличие на нём контргайки, которая используется для фиксации отрегулированного зазора между червяком и зубчатым колесом. Крайне редко подшипники редуктора требуют замены. Обычно привод оснащается качественными шарикоподшипниками, которые не требуют замены или ремонта в течение всего эксплуатационного срока детали. Подшипники могут быть испорчены только в том случае, когда привод долгое время использовался без смазки или с применением некачественных смазочных материалов.

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.

Устройство и принцип работы

Классический редуктор представлен сочетанием различных элементов, которые при взаимодействии обеспечивают передачу усилия. Принцип работы червячного редуктора связан с особенностями основного элемента, в качестве которого выступает червеобразный ведущий винт. Именно он определяет название устройства. Кроме этого, классический вариант исполнения представлен сочетанием следующих элементов:

1. Шестерня имеет цилиндрическую форму, на поверхности которой есть зубья. Она получила весьма широкое распространение, находится в непосредственном соединении с червяком.
2. Для крепления шестерни применяется вал. Он расположен под прямым углом относительно червяка.
3. Все элементы расположены в корпусе, который часто изготавливается из чугуна. Для того чтобы можно было провести обслуживание корпус делается составным, нижняя часть выступает в качестве фиксирующего элемента.
4. Соединение двух элементов корпуса и фиксация других деталей проводится при применении различных уплотнительных элементов. Их применение можно связать с тем, что в корпусе находится масло, которое разбрасывается на момент работы для обеспечения требуемого охлаждения и снижения степени износа.
5. Вращение вала обеспечивается за счет установки подшипников самых различных типов. Этой детали уделяется довольно много внимания, так как на момент службы устройства именно они часто выходят из строя.

При этом на выходе происходит понижение количества оборотов и повышение усилия. Кроме этого, редуктора червячные технические характеристики могут иметь следующие:

1. Выделяют тихоходные и быстроходные варианты исполнения. При этом в случае небольшой скорости вращения червяк устанавливается снизу, при большой – сверху. Тихоходный вал должен смазываться соответствующим образом, так как в противном случае он не прослужит долго.
2. Если вращение основных деталей происходит при большой скорости, то масло должно подаваться под большим давлением. Низководная червячная пара может смазываться без давления при естественной циркуляции масла.

Сегодня корпус редуктора в большинстве случаев изготавливается при применении чугуна, так как этот материал выдерживает существенное воздействие окружающей среды. Передаточное число червячного редуктора зависит от размеров механизма. Чертеж устройства можно встретить в интернете, кроме этого его созданием занимается инженер с соответствующей подготовкой.

При выборе рассматриваемого механизма учитываются самые различные параметры, но передаточное отношение червячного редуктора можно считать наиболее важным параметром.

Редукторы с задним расположением толкателей

Понижающий редуктор с задним расположением толкателей пользуется большим спросом. В первую очередь надо отметить, что модели являются компактными. При этом устройства отлично справляются с большими перегрузками. Недостатком моделей можно назвать быстрый износ дисков. Происходит это из-за трения упоров. При необходимости модификацию можно сделать своими руками.

С этой целью специалисты рекомендуют заготовить узкий блок, установить диски с роликовым механизмом. Шестерню целесообразнее укладывать после толкателей. Также надо отметить, что есть модификации с тормозными упорами. Толкатели в таком случае фиксируются на стойке. Для переключения передач придется установить рычаг. После этого фиксируется ведущий диск. Крышку для редуктора можно подбирать с винтовым соединением. Нажимные диски, как правило, фиксируются возле передней стойки. Держатель для моделей подходит с упором или без него. Если верить отзывам специалистов, то наиболее востребованными считаются редукторы на два толкателя.

Достоинства и недостатки

У рассматриваемого механизма есть довольно большое количество преимуществ и недостатков, которые должны учитываться. Проводимые тесты позволяют определить мощность. К плюсам отнесем следующее:

1. Высокое передаточное число. Сегодня червячный редуктор может передавать крутящий момент в соотношении до 1000/1. Другие технические решения не позволяют реализовать подобные эксплуатационные характеристики. Не многие устройства могут передавать вращение с подобным передаточным числом.
2. Компактность. Как ранее было отмечено, одноступенчатый вариант исполнения имеет небольшие размеры. Именно поэтому механизм соединяется с другими в одну конструкцию. В большинстве случаев проводится установка червячной конструкции в случае, когда в приоритете именно компактность.
3. Бесшумность. При работе редукторов есть вероятность возникновения сильного шума, который создает трудности. Рассматриваемый вариант исполнения лишен подобного недостатка.
4. Плавность хода. В некоторых случаях при передаче вращения нужно обеспечить высокую плавность хода. При этом некоторые конструкции могут проводить самоторможение при необходимости.
5. Отсутствие обратного хода можно назвать еще одним важным преимуществом конструкции. При передаточном показателе 35/1 отсутствует эффект обратного хода, так как ведомое колесо нельзя провернуть.
6. Ремонтопригодность. Сегодня можно найти специальный комплект для восстановления редуктора. Ремонтопригодность позволяет на месте провести требуемую работу.

Однако, есть и несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером назовем следующее:

1. Низкий КПД. КПД червячного редуктора намного меньше в сравнении с другими конструкциями. Именно поэтому в случае, когда не нужно обеспечивать плавность хода и бесшумность червячный редуктор не устанавливается по причине экономических соображений. Снижение показателя КПД прежде всего можно связать с тем, что червяк перенаправляет усилие. Потери могут составлять около 30% и более процентов.
2. Нагрев также можно назвать существенным недостатком. Устройство должно находится постоянно в смазанном состоянии, так как происходит существенный нагрев при трении подвижных элементов. Слишком высокая температура становится причиной, по которой металл теряет свои основные характеристики Примером можно назвать твердость и износостойкость поверхности.
3. Нет возможности применять для передачи большого усилия. Как показывает практика, червячный редуктор устанавливается только в случае необходимости передачи крутящего момента на более 15 кВт.
4. Между валами наблюдается люфт. Даже вначале эксплуатации есть небольшой люфт, который со временем существенно увеличивается. Именно поэтому устройство не может прослужить в течение длительного периода.
5. Наблюдается сильный износ зубьев. При этом восстановить детали не получается, проводится их полная замена, за счет чего повышаются расходы.

Выбор наиболее подходящего редуктора проводится с учетом достоинств и недостатков рассматриваемого механизма.

При показателе от 60 до 200 кВт конструкция должна обеспечивать принудительную подачу масла, которое требуется для охлаждения и смазывания.

Система смазки редуктора

Каждый такой агрегат автомобиля имеет систему смазки. Масло под давлением подает на подшипники и цепной механизм. Помимо своей прямой обязанности система смазки охлаждает и выносит лишние элементы износа из корпуса редуктора, которые смогут привести в негодность цепные шестеренки. Эти элементы выходят из системы с маслом и задерживаются фильтром.

Чтобы масло не смогло вытекать из корпуса редуктора, требуются специальные сальники. Специальные сальники в автомобиле есть не только в этой системе. Эти сальники есть везде, где требуется герметичность. Для того, чтобы сальники создавали герметичность, сальники нужно правильно установить. Замена сальников является такой же сложной процедурой, как и ремонт редуктора. Первой причиной того, что требуется заменить сальники, является след масла на корпусе.

Обслуживание редуктора

Редуктор поворота башни КМУ представляет собой гидромеханическое устройство, которое нуждается в смазке. С этой целью внутрь заливается трансмиссионное масло. Смазка помогает предотвращать накопление в гидросистеме кран-манипулятора продуктов истирания движущихся частей (металлической стружки). Плановая замена масла в редукторе должна производиться регулярно с периодом раз в два года, а также спустя первые полгода после введения машины в эксплуатацию. Для кранов разных производителей эти условия могут отличаться.

В манипуляторах фирмы UNIC уровень смазки в поворотном редукторе контролируется при помощи масляного щупа. В других системах возможно наличие специального смотрового окна, как например, в КМУ DonYang (на рисунке).

Общие рекомендации:

1. Перед заливкой масла удалите загрязнения с поверхностей оборудования.
2. Не допускайте попадания в трансмиссионное масло посторонних примесей.
3. Следите за тем, чтобы старое масло было полностью слито.

Таблица примерной периодичности обслуживания (актуальна для манипуляторов UNIC)

При обслуживании КМУ следует применять только сертифицированные технические жидкости, рекомендованные изготовителем крана. Запрещено смешивать разные сорта гидравлического и трансмиссионного масла во избежание выхода из строя всей системы.

Техническое обслуживание, наладка и мониторинг технической готовности КМУ должны осуществляться с соблюдением требований руководства по эксплуатации и сервисной программой, разработанными для конкретной машины её изготовителем.

Условия применения редукторов

Особенность горизонтального цилиндрического трехступенчатого редуктора – большое передаточное число. Именно она определяет практически неограниченную сферу его применения.

Хотя горизонтальный цилиндрический трехступенчатый редуктор может ставиться и когда передаточное число не является критичным показателем. Компоновка машин в этом случае актуальна при оснащении подъемных механизмов – лебедок.

Использование трехступенчатого цилиндрического редуктора в этом случае обосновано конструктивными особенностями самого оборудования. Двухступенчатые приводы здесь не подходят из-за ограниченного межосевого расстояния – в него невозможно уместить и барабан, и двигатель.

Горизонтальный цилиндрический трехступенчатый редуктор нашего производства может использоваться на следующих условиях:

• режим работы – длительный, с остановками, по графику;
• окружающая атмосфера, согласно ГОСТу 15150–69 типов с I по III (запыленность воздуха в помещении при этом – до 10 мг/куб. м);
• нагрузка – однонаправленная или реверс, переменная или константная;
• вращательная частота (входной вал цилиндрического редуктора) – до 1800 оборотов/мин.;
• климат – согласно исполнению – У/Т с категорией размещения 1–3 и УХЛ/О с категорией размещения 4. ООО «ПТЦ» предлагает изготовление 1ЦЗУ, предназначенного для холодных зон (исполнение ХЛ) с размещением категории 1–3, согласно ГОСТу 15150–69.