Редуктор: определение, назначение, устройство, виды

Назначение и конструкция редуктора

Зубчатый редуктор – это механизм, состоящий из одной или нескольких зубчатых передач, смонтированных в едином жестком закрытом герметично корпусе, и предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения вращающих моментов в направлении потока мощностей.

На рис. 1 в качестве примера приведена конструкция одноступенчатого редуктора. Внутри корпуса 1 и крышки редуктора 2, имеющих горизонтальную плоскость разъема, размещена цилиндрическая косозубая зубчатая передача. Корпус и крышка редуктора воспринимают усилия, возникающие при работе зубчатой

Рис. 1.

Общий вид редуктора

передачи, поэтому их конструкция должна быть достаточно прочной и жесткой. Взаимное положение корпуса и крышки фиксируется штифтами 3. Для восприятия нагрузок и предотвращения раскрытия стыка (фланцевого соединения) корпуса и крышки редуктора они соединяются винтами 4. Наиболее ответственными являются винты, расположенные около расточек под подшипники. Для повышения жесткости корпус редуктора выполняют с ребрами жесткости, расположение которых согласовывается с направлением усилий, деформирующих корпус. Ребра увеличивают также поверхность охлаждения редуктора. Конфигурация редуктора должна удовлетворять требованиям простоты геометрических форм и технологичности .

Во время работы редуктора масло внутри корпуса нагревается, что может привести к повышению давления и утечке его через разъем корпуса редуктора и уплотнения валов 5, 6. Для предотвращения этого можно применить оддушину с фильтром 7, объединенных с крышкой 8 смотрового отверстия.Слив масла из корпуса редуктора производится через сливное отверстие, закрытое стандартной пробкой 9. Под пробку с цилиндрической резьбой устанавливается уплотняющая прокладка 10.

В корпусе редуктора установлен жезловой маслоуказатель 11, позволяющий контролировать уровень заливки масла.

Назначение смазки узлов редуктора состоит в снижении потерь на трение, уменьшении износа контактирующих поверхностей, удаление продуктов износа из зоны контакта, охлаждении деталей и предохранении их от коррозии. Кроме того, слой смазки между поверхностями контакта зубьев уменьшает динамические нагрузки, что способствует снижению уровня шума и вибрации.

Система смазки зубчатой передачи и подшипников в редукторе общего назначения может быть общей или раздельной.

Раздельная смазка применяется при окружных скоростях зубчатых колес передачи меньше 1 м/с. В этом случае подшипники 12, 13 смазываются консистентной смазкой, а зубчатые колеса – окунанием в масло. Полость подшипников должна быть отделена от внутренней части редуктора защитной мазеудерживающей шайбой. Смазка закладывается в подшипниковый узел при сборке так, чтобы она заполнила не более 2/3 свободного объема подшипникового узла.

Общая система смазки применяется при окружных скоростях зубчатых колес от 1 до 12 м/с. В этом случае зубчатые колеса смазываются также окунанием (картерная смазка). Смазка подшипников качения осуществляется разбрызгиванием масла зубчатыми колесами. В некоторых случаях подшипники качения приходится защищать от избытка масла и продуктов износа, вытесняемых из зоны зацепления передачи. Для этого на валу перед подшипником у зоны зацепления устанавливают маслоотражательное кольцо 14. Зазор между кольцом и расточкой в корпусе должен быть достаточным для доступа брызг масла и масляного тумана к подшипнику.

Уплотнения 5 и 6 входного и выходного валов редуктора предназначены для предотвращения вытекания масла из корпуса, а также для защиты от попадания грязи внутрь корпуса. Выбор типа уплотнения определяется в основном видом смазки и окружной скоростью вала.

Входной вал редуктора 15 по конструктивным соображениям выполнен как одно целое с шестерней (вал – шестерня), зубчатое колесо 16 на выходном валу 17 устанавливают с применением призматической шпонки 18. Опорами валов служат радиальные шарикоподшипники 12, 13. Так как расстояние между опорами невелико, в редукторе применена установка подшипников «враспор». Снаружи подшипники закрыты крышками 19, 20, 21, 22 которые фиксируют осевое положение вала относительно корпуса.

Подъем и транспортировка редуктора, а также крышки 2 и корпуса 1 осуществляется с помощью проушин.

Неисправности и их устранение

Редуктор отличается надежностью, редко выходит из строя при условии выполнения своевременных профилактических мер.

Определяют поломку механизма следующим образом:

1. При скорости 20 км/ч появляется посторонний шум, при увеличении ее до 80 км/ч он исчезает.
2. При езде со скоростью 80 км/ч включают нейтралку и выключают зажигание — если шум появился, то проблема в редукторе.

В работе Камазовского агрегата чаще всего встречается 3 вида неисправностей:

1. Перегрев главной передачи. Причинами могут быть:
   • недостаток или избыток масла в картере;
   • усиленное натяжение подшипников;
   • неточные настройки зубьев.
2. Повышение шума. Причины:
   • износ подшипников;
   • неправильно отрегулированное сцепление;
   • слабое крепление подшипников.
3. Течь масляной жидкости может быть в результате:
   • износа манжет;
   • загрязнения сапуна.

При выявлении неполадок техники выполняют ремонт. Автовладельцы обращаются на СТО или делают его своими руками.

Как отрегулировать

Регулировка редуктора моста в КамАЗах заключается в настройке таких параметров, как:

• натяжение кольца конических роликоподшипников;
• дифференциал;
• боковой зазор в зацеплении пары шестерен;
• пятно контакта.

При ремонте среднего редуктора технические данные должны быть соблюдены; номинальные значения зазоров и допусков выдержаны.

Для точной регулировки натяга необходимо:

1. Уменьшить размеры шайбового пакета на величину осевого сдвига с допуском 0,04-0,06 мм.
2. Затянуть крепежную гайку.
3. Проверить силу поворота стакана.
4. Установить в корпус.

Дифференциал устанавливают так, чтобы зубчатый венец ведомого колеса находился симметрично ведущему. Настройка производится равномерным затягиванием регулировочных гаек и закручиванием соединительных болтов.

Как снять, разобрать и собрать

Этапы разборки и сборки среднего или заднего редуктора:

1. Слив масла.
2. Демонтаж ведущего моста в сборе.
3. Разборка его на составляющие последовательно:
   • ведущая и ведомая шестерни;
   • картер;
   • коробка дифференциала;
   • оси сателлитов.
4. Проверка состояния:
   • крестовин;
   • шеек;
   • полуосевых шестеренок;
   • привода.
5. Замена изношенных изделий.
6. Проведение регулировки.
7. Сборка моста в обратном порядке.
8. Проведение испытания собранного моста на отсутствие скрежета, течи в местах соединения.

После выполнения всех операций собранный механизм устанавливают в рабочее положение.

Как сделать самодельный редуктор для мотоблока

Для самостоятельной сборки преобразующего устройства на мотоблок необходимо запастись следующими инструментами:

• штангенциркуль и металлическая линейка;
• набор отверток разного размера, в том числе и косая;
• пассатижи и кусачки;
• пила по металлу;
• электродрель с набором сверл по металлу;
• тиски;
• молотки – большой и маленький;
• резиновые прокладки.

Также с помощью предварительных расчетов вы сможете оценить габариты будущего передаточного устройства.

Чтобы сделать правильный расчет, определитесь с параметрами вашего двигателя. Для расчетов необходимо уточнить несколько данных:

1. Число оборотов коленвала двигателя. Однако эта величина не является постоянной: стоит «прибавить газ», и она значительно увеличится. Поэтому расчеты основываются на базе – количество холостых оборотов плюс 10%.
2. Расчетное число оборотов для оси подвески. Оно высчитывается с учетом диаметра колес для определения выбега за один полный оборот. На основе этого можно посчитать, с какой скоростью должна вращаться ось, чтобы обеспечить максимально комфортную скорость движения мотоблока. Это в среднем от 3 до 5 км/час.

Рассмотрим простой пример: мощность двигателя на холостом ходу с учетом увеличения на 10% составляет 600 оборотов/мин, а для обеспечения скорости 3 км/час требуется скорость вращения 200 об/мин. Следовательно, расчетное передаточное отношение редуктора составляет 3:1. Иными словами, для уменьшения скорости вращения оси в три раза, чтобы обеспечить скорость движения 3 км в час, в три раза увеличивается крутящий момент.

Пошаговая инструкция по сборке цепного редуктора

При наличии определенных навыков можно сделать редуктор любого типа своими руками, но проще всего собрать малогабаритный механизм с цепной передачей. Материалы для него легче найти, они надежны в работе.

Чтобы изготовить самодельный цепной механизм, запаситесь следующими запчастями и материалами:

• звездочки с необходимым количеством зубьев;
• ведомый вал;
• цилиндрические и эксцентриковые подшипники;
• защитный кожух;
• крепежные детали для соединения частей кожуха;
• цепи с необходимым количеством звеньев.

В качестве защитного кожуха можно использовать старый корпус коробки передач подходящего размера, просверлив в нем отверстия для крепления.

• Изготовление самодельного редуктора для мотоблока начинается с закрепления на выходном вале двигателя ведущей звездочки. Для ее фиксации можно использовать шпонку или фланец. В зависимости от конструкции выходного вала, может быть применена даже точечная сварка.
• Ведомый вал следует выточить на станке. Звездочку на нем фиксируют так же, как и на ведущем вале.
• Более надежный способ – изготовить вал из двух полуосей, на концах которых вытачиваются фланцы. Ведомую звездочку закрепляют между ними, скрепляя всю конструкцию болтами. В этом варианте звездочка второй ступени будет закреплена более точно и надежно.
• Чтобы защитить механизм редуктора от грязи и механических повреждений, его помещают в защитный корпус, который служит также резервуаром, содержащим жидкую смазку для движущихся деталей.
• В защитном корпусе (картере) просверливаются гнезда для установки опорных подшипников. Ведомый вал устанавливается на цилиндрических подшипниках, а ведущий – на эксцентриках. Меняя, в силу своих конструктивных особенностей, положение в посадочном гнезде в радиусе 15°, эксцентриковый подшипник меняет и положение ведущего вала, регулируя таким образом натяжение цепи.

Если расчет передаточного числа сделан правильно, то редуктор, аккуратно собранный с учетом всех конструктивных особенностей вашего мотоблока, обеспечит бесперебойную работу механизмов ничуть не хуже, чем его промышленные аналоги.

Общая классификация редукторов

Ознакомившись с информацией, которую содержит классификация редукторов, можно гораздо оперативнее сделать выбор в пользу того или иного агрегата; при возникновении вопросов обращайтесь в наш консультационный центр. Редукторы, относящиеся к классу общепромышленного оборудования, соответствуют перечню технических требований, характерных для подавляющего большинства аспектов их использования.

Фактор универсальности позволяет использовать редукторы в сфере подъемно-транспортного оборудования, агрегатах металлургического и добывающего назначения, нефтяной области, сельскохозяйственном секторе и т.д.

Согласно нормам ГОСТ 16162-78 в данную группу устройств причисляют:

• цилиндрические 1-, 2- и 3-хступенчатые механизмы;
• цилиндрические планетарные 1- и 2-хступенчатые;
• конические редукторы одноступенчатые;
• коническо-цилиндрические 2- и 3х-ступенчатые устройства;
• червячные и глобоидные 1- и 2-хступенчатые;
• червячно-цилиндрические 2-хступенчатые.

Одним из наиболее популярных видов редукторов выступают цилиндрические. Как и представители других классов, эти приборы используются для безопасного изменения скорости вращения, образующейся при факте передачи вращательного движения от вала к валу. Сегодня выпуск качественных и износостойких механизмов обусловлен наличием мощной производственной базы, которая позволяет собирать одно-, двух- и трехступенчатые редукторы.

Следует отметить, что аспекты надежности функционирования составляющих приводного механизма зависят от правильности выбора конкретного типа редукторов. При несоблюдении критериев выбора и соответствия, основной ущерб причиняется производителю, а также потребителю, который вынужден претерпевать такие явления, как простой оборудования, увеличение удельного веса затрат, приходящихся на ремонт и обслуживание, и т.д.

К обособленной группе механизмов относятся червячные редукторы. Как правило, они используются при передаче импульса движения между скрещивающимися осями. К достоинствам «червяков» относится их возможность получить большое передаточное число в условиях одной ступени. Также к плюсам относится плавность хода, относительно высокая бесшумность работы, а также опция самоторможения, активирующаяся при определенных значениях передаточных чисел. Последний момент позволяет исключать из общей цепочки приводов тормозные механизмы.

Типы редукторов с червячной передачей:

• одноступенчатые редукторы универсальные;
• 2-х, 3-хступенчатые;
• 1-ступенчатые (червяк над колесом);
• глобоидные и механизмы, различающиеся спектром параметров: Ч-100, 2Ч-40, РЧУ-125 и т.д.

Классификация распространяется на способ крепления редукторов, тип передач, количество ступеней, особенности расположения осей относительно друг друга.

Что касается планетарных редукторов, то в данную группу относятся механизмы, оснащенные зубчатыми колесами и перемещающимися осями геометрического вида. Интересно знать, что зубчатые колеса вращаются по аналогичному принципу, что и планеты Солнечной системы. Отсюда и название редукторов – планетарные. Зубчатые колеса также называются сателлитами. Те колеса, которые соединяются непосредственно к сателлитам, причисляются к группе центральных. В передаточном звене фиксируются оси сателлитов, это звено также имеет название водило, оно, аналогично центральному колесу, перемещается по траектории основной оси передачи.

В общей сложности редукторы, относящиеся к классу планетарных, характеризуются куда большим перечнем практических преимуществ, по сравнению с цилиндрическими устройствами.

В эту группу качеств относятся:

• малые показатели материалоемкости;
• высокая нагрузочная способность;
• опция многопарного зацепления;
• компактность, малый вес;
• возможность получения высоких значений передаточных чисел.

Все вышеприведенные аспекты могут быть достигнуты только в том случае, если соблюдается высокое качество и точность сборки.

Завершают общую классификацию редукторов комбинированные механизмы. То есть редукторы, имеющие различные комбинации и типы передач. Так, коническо-цилиндрическое оборудование характеризуется высокими показателями КПД, износостойкостью, долгим сроком службы и простотой ввода в эксплуатацию. Используется такое оборудование в аспекте приводов конвейерных линий, а также для привода специализированного тягового шахтного электровоза. Аспекты выбора редукторов должна базироваться на таких факторах, как показатели усилия, массы, времени работы, периодичности включений в час, момента инерции.

Типы редукторов

Типы редукторов в соответствии с классификацией по ГОСТу классифицируют по типу механической передачи и выделяют:

• цилиндрические;
• планетарные;
• конические (коническо-цилиндрические);
• червячные;
• волновые.

Учитывая технические характеристики редуктора каждого типа рассмотрим их принцип действия и особенности более детально.

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор – наиболее распространен в промышленности и чаще всего применяется с целью изменения параметров вращения и передачи крутящего момента. В зависимости от типа механизма и специфики конструкции применяются во многих областях, хотя наибольшее распространение получили в металлургии, машиностроении, в электрооборудовании и автомобилях. Особенности конструкции предусматривают различные вариации, обеспечивающие оптимальные рабочие условия для каждого типа механизма индивидуально. Конструкция независимо от модификации включает такие элементы: колесо, комплект подшипников, корпус, смазочную систему, шестеренку, ведущий и ведомый валы. Такой механизм очень шумный, так как во время соприкосновения зубьев валов возникает удар. Но при этом исключается, перегрев механизма из-за отсутствия трения между деталями.

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор работает на основании передачи крутящего момента планетарным способом. Планетарная передача предполагает наличие солнечной шестерни, расположенной в центре, коронной шестерни на периферии, а также сателлитов и водила. Три сателлиты располагаются между коронной и солнечной шестеренками. Водила соединяет между собой сателлиты, которые вращаются на его осях. Крутящий момент во время движения будет увеличен во столько раз, во сколько меньше число зубьев на солнечной шестеренка в сравнении с коронной.

Конический редуктор

Конический редуктор обеспечивает передачу вращательного движения с одного вала на другой при помощи зубчатой передачи и муфт. Механизм незаменим в тех случаях, когда конструктивно требуется расположить ведомый и ведущий валы в перпендикулярном положении относительно друг друга. Показатель крутящего момента и угловая скорость регулируются при помощи изменения размеров зубчатых колес или муфты. Существуют узкие и широкие типы конических редукторов. Механизм имеет в сравнении с цилиндрическим меньший КПД и более частое заедание зубьев во время движения.

Червячный редуктор

Червячный редуктор за счет уникальной конструкции допускает вращение вала в разные стороны. Такая особенность вызывает перегрев при повышенных нагрузках, самоторможение и заедание, поэтому механизм должен эксплуатироваться при средней загруженности, не доходя до граничных показателей мощности.

Среди преимуществ выделим высокий показатель КПД до 94%, большое передаточное число при использовании одной ступени, отсутствует шум во время движения и устойчивость к неблагоприятным условиям работы.

Волновой редуктор

Волновой редуктор конструкционно отличается от других типов и включает неподвижное зубчатое колесо, гибкий элемент с зубьями и генератор волны в центре механизма. Во время вращения внутреннего элемента, гибкая шестеренка зубьями одновременно захватывает несколько зубьев зафиксированной шестерни, что создает высокую жесткость при малых люфтах. Механизм обеспечивает высокое передаточное число, имеет компактные размеры, высокая точность кинематики и плавный ход, устойчивость к повышенным рабочим нагрузкам.

Устройство редуктора

Виды редукторов

Назначение редуктора это передача крутящего момента от привода к исполнительному механизму и изменение крутящего момента и угловой скорости, в том числе и направление вращения вала. В машиностроении применяются червячные, цилиндрические, конические, планетарные, волновые и другие виды редукторов. Они применяются для привода барабанов лебедок грузовых и пассажирских лифтов или конвейерных лент, в червячных и шестеренных талях, для вращения валков прокатных станов и т.д. Основной рабочий орган редуктора это зубчатое колесо, которое входит в зацепление с сопряженным колесом, обеспечивая передачу крутящего момента. В цилиндрическом редукторе, применяемом для передачи крутящего момента между параллельными валами, применяется цилиндрическое зубчатое колесо, зацепление в котором может быть прямозубым, косозубым или шевронным. Для передачи вращения между перпендикулярно расположенными валами применяются червячный или конический редуктор. В червячном редукторе применяется т.н. червячная передача, состоящая из червяка и червячного колеса. Червяк может быть цилиндрическим или глобоидным. В коническом редукторе применяются конические колеса с прямозубым или косозубым зацеплением, оси вращения которых расположены под 90° друг к другу. Наиболее сложным, производительным и дорогим является планетарный редуктор, который применятся для передачи вращения между соосными валами, где требуется обеспечение больших передаточных чисел, высокой производительности и компактности.

Как устроен редуктор

Рассмотрим назначение и устройство редуктора, принцип работы на примере двухступенчатого цилиндрического редуктора.

Основные элементы редуктора это корпус, в котором смонтированы детали редуктора, тихоходный вал, обозначен буквой Т и быстроходный вал (Б), промежуточный вал и зубчатые колеса. Так как основное назначение редуктора это повышение крутящего момента за счет редуцирования, т.е. уменьшения угловой скорости вращения выходного вала, то тихоходный вал соединен с исполнительным механизмом, а быстроходный вал соединен с приводом (электродвигатель, гидромотор или ДВС). На быстроходном валу смонтировано зубчатое колесо, которое вращается с теми же параметрами, что и быстроходный вал. Это зубчатое колесо входит в зацепление с колесом большего диаметра, расположенным на одном конце промежуточного вала. За счет разницы в диаметрах промежуточное колесо вращается медленнее, но с большим крутящим моментом. На второй конец промежуточного вала смонтировано зубчатое колесо меньшего диаметра, но вращающееся с той же скоростью и моментом.

Малое колесо промежуточного вала передает вращение на зубчатое колесо тихоходного вала, имеющее больший диаметр, поэтому снижение скорости вращение и прирост момента повторяются. Таким образом, в таком редукторе выполнены два зацепления, производящие уменьшение скорости вращения и увеличение крутящего момента. Каждое зацепление имеет свое передаточное отношение равное отношению угловых скоростей или диаметров колес. Передаточное отношение редуктора это произведение передаточных отношений отдельных пар колес. Таким образом, получаем двухступенчатый редуктор, состоящий из двух пар зубчатых колес, передающих крутящий момент. На данном примере мы узнали, как устроен редуктор.

Устройство и работа планетарного редуктора

Червячный, цилиндрический и конические редуктора имеют, в общем, схожую конструкцию – зубчатые колеса соединены последовательно и в зацепление всегда находятся два колеса, причем каждый вал приводится в движение своим колесом. Это обеспечивает простоту конструкции, надежность, однако приводит к увеличению габаритов и массы.

В планетарном редукторе применен иной принцип устройства и работы. Простая планетарная передача состоит из шестерен-сателлитов 2, закрепленных на водиле 4, вращающихся вокруг центральной, солнечной шестерни 1, при этом опорой для шестерен-сателлитов служит неподвижная коронная шестерня 3. Вращение передается несколькими сателлитами, которые вращаются вокруг солнечной шестерни. Вследствие этого уменьшается нагрузка на центральное колесо. Передаточное отношение определяется отношением угловой скорости солнечной шестерни к угловой скорости водила. Планетарные передачи так же могут быть многоступенчатыми, где применяется несколько рядов сателлитов и солнечных шестерен, что увеличивает передаточное число до 1000 и более. Планетарные редуктора применяются в приводах требующих высоких оборотов, например приводы транспортных машин, коробках передач, сервоприводах и т.д.

Принцип работы одноступенчатого редуктора

Он достаточно прост для понимания. В таком механизме через расположенную на одном валу звездочку меньшего размера на установленную на другом валу, имеющую больший размер, через зубья передается вращательное движение. Эффект снижения количества оборотов в минуту достигается за счет разницы в диаметре звездочек. Длина круга, который очерчивает в процессе движения первая, существенно меньше того, который очерчивает вторая, поэтому большая звездочка вращается медленней.

Этот тип редуктора является самым простым. Отличается от прочих он тем, что передача движения производится через одно звено, а не через несколько, при этом входящее и исходное вращения имеют противоположные направления.

Передача крутящего момента может производиться и с использованием червячного механизма, но при этом на передаточное число влияет диаметр «червяка».