Цилиндрический редуктор: виды, схемы, ГОСТ, проектирование

Виды редукторов

По виду передач:

цилиндрические (валы параллельные);
конические (валы пересекаются);
червячные (валы перекрещиваются);
комбинированные (коническо-цилиндрические), валы пересекаются и параллельны.

По числу ступеней:

одноступенчатые (два вала);
двухступенчатые (три вала);
трехступенчатые.

Ступень — одна пара зубчатых колес (передач), обеспечивающих преобразование частоты вращения и крутящего момента.

Число ступеней равно числу валов минус один!

Рассмотрим основные разновидности редукторов:

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор служит для одновременного уменьшения частоты вращения и

увеличения крутящего момента.Цилиндрические редукторы делят на горизонтальные одноступенчатые, и на горизонтальные двухступенчатые. Цилиндрические редукторы применяются при переменной, постоянной, одного направления и реверсивной нагрузке, как при непрерывной работе, так и при работе с периодическими остановками. У цилиндрического редуктора реализовано разностороннее вращение валов. Редукторы этого типа обладают высокой степенью надежности и КПД, но производят высокий уровень шума.

Червячный редуктор

Червячные редукторы, наверное, самый часто используемый тип данных механизмов. Он представляет собой винт с резьбой (червяк), зацепленный с зубчатым колесом со специальным профилем зубьев (червячное колесо). При вращении винта (червяка) его витки при перемещении толкают в том же направлении зубья червячного колеса. Таким образом габариты червячного редуктора ограничены размерами червяка и червячного колеса. Так же данные редукторы отличаются сниженной шумностью и отличной плавностью хода.

Но ему так же присущи и недостатки: нагрев, люфт, пониженный КПД, «самоторможение».

Применение их весьма широко – транспортеры, конвейерные ленты, бетономешалки, насосы. Редукторы используются в автомобилестроении, станкостроении, даже при производстве климатотехники и систем вентиляции применяются различные виды редукторов.

Мотор-редуктор это симбиоз самого редуктора и электродвигателя (иногда также его называют редукторным электродвигателем).

Различают следующие мотор-редукторы предназначенные для использования в промышленности :спироидные, цилиндрические, червячные, цилиндрически-червячные, планетарные, волновые и специального исполнения. Чаще всего в промышленности встречаются следующие мотор-редукторы с соосной схемой расположения редуктора и двигателя – планетарные и цилиндрические. В червячных мотор-редукторах электродвигатель часто расположен под углом 90 градусов к выходному валу.

Выходной вал мотор-редуктора может быть исполнен в различный вариациях: полый с шлицевым отверстием, односторонний или двухсторонний, конический, цилиндрический или муфтовый.

На выбор мотор-редуктора должны, в первую очередь, влиять следующие факторы: как часто будет проводится пуск мотор-редуктора; длительность суточной работы; внешняя нагрузка и частота вращения валов.

Особенности конструкции

Основой любого редуктора считается зубчатое зацепление, передающее вращательный момент и изменяющее число оборотов вала. Для цилиндрических зацеплений специфична возможность вращаться туда и обратно. Если понадобится ведомый вал с колесом подсоединяется к двигателю и становится ведущим. Они в этой конструкции размещены параллельно, вертикально и горизонтально. Устройство цилиндрических редукторов может быть самое различное, но оно в первую очередь включает в собственную конструкцию:

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

В простейшем одноступенчатом редукторе одна пара находится в зацеплении – шестерня и колесо. Если ступенек 2 и больше, исходя из этого возрастает численность деталей. Появляются промежуточные оси. Для изменения направления вращения, в кинематическую схему включают паразитку, переходную шестерню с количеством зубьев как у ведущей.

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

Характеристика цилиндрических редукторов

Кол-во зацеплений, вид зуба и обоюдное расположение валов для всех видов оборудования описывает ГОСТ Редукторы цилиндрические. В нем указаны типоразмеры всех деталей, которые используют в цилиндрических редукторах при самых разных количествах ступенек. Максимальное передаточное число одной пары 6,5. Общее многоступенчатого редуктора может быть до 70.

Более чем у цилиндрического редуктора может быть передаточное число у передачи червячным методом,оно достигает 80. При этом они небольшие, но применяются нечасто из-за невысокого КПД. У цилиндрических одноступенчатых редукторов КПД 99 – 98%, очень высокий из всех вариантов передач.Отличительны червячные и цилиндрические редукторы расположением валов. Если у цилиндрических они параллельные, то червяк размещается к колесу под угол. Стало быть валы ведущий и ведомый выходят из перпендикулярно размещенных стенок находящихся по бокам корпуса.

Для смазки достаточно залить масло в поддон, чтобы находящиеся снизу шестерни в него частично погрузились. Во время вращения зубья захватывают масло и разбрызгивают его на прочие детали.

Проектирование и порядок расчета

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

ГОСТ 16531-83 описывает все допустимые виды и типоразмеры зубчатых колес, которые используют в цилиндрических редукторах с указыванием модуля, количества зубьев и диаметра. По размерам шестерни выбирается вал. Его крепость рассчитывается с учетом вращательного момента на скручивание и изгиб. Устанавливается самый маленький размер, умножается на прочностный коэффициент. После подбирается ближний больший нормализованный размер вала. Шпонка рассчитывается исключительно на срез и выбирается подобно.

По диаметру вала подбирается подшипник. Его вид устанавливается направлением зуба. При косозубой передаче ставят упорные, намного дорогие. Прямозубая передача не нагружает их в осевом направлении, и однорядные шарикоподшипники работают по паре тысяч часов.

Сборочная схема указывается на чертеже внизу и детально расписывается в технологичной документации, которая предоставляется в производство одновременно с чертежами. На главном чертеже с общим видом в таблице указываются технические свойства редуктора, которые после переносятся в паспорт:

кол-во ступенек;
передаточное число;
число оборотов ведущего вала;
мощность на выходе;
КПД;
размеры;
вес.

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

Обслуживание колесного редуктора

Для повышения надёжности агрегата и продления срока его безопасного функционирования, необходимо с определённой периодичностью проводить его техосмотр и соответствующее обслуживание, используя для этого специальную контролирующую и измерительную аппаратуру. Перед началом ремонтных работ следует предварительно отсоединить коробку передач от корпуса сцепления, под который, впрочем, как и под передний мост, устанавливают подвижные подставки. Под коробку передач ставится подставка неподвижного типа. Далее следует отключить гидросистему и разъединить тракторный остов, раскатать его и отсоединить от корпуса сцепления полураму

После того как разборка завершена, можно переходить к диагностике агрегата, в первую очередь обратив внимание на следующие моменты:

Показатели уровня масла в гидравлическом баке;
Функционирует ли двигатель на полной мощности;
В каком состоянии находится ходовая;
Имеет ли место утечка масла;
Есть ли давление в сливной линии гидромотора и на входе в него;
В каком состоянии находятся крепёжные соединения;
Исправны ли подшипники роликового типа;
Не нуждается ли в замене система зубчатого сцепления на верхних и нижних конических парах.

Если в процессе осмотра колёсного редуктора будет обнаружено существенное уменьшение уровня масла в верхней конической паре, значит это верный признак того, что в системе имеется утечка. Нужно обязательно выявить причины её возникновения и максимально оперативно устранить неисправность. Вполне возможно, что для этого может потребоваться даже частичная разборка этого узла, хотя, по сути, это единственный способ устранения проблемы.

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.

Цилиндрические редукторы – классификация, преимущества и недостатки

Цилиндрические редукторы входят в большую группу механизмов, что характеризуются применением сцепления в виде зубчатых передач цилиндрического типа. Классифицируются подобные агрегаты согласно следующим признакам:

Количеству передач – цилиндрический одноступенчатый редуктор, двух и трехступенчатые механизмы.
Расстоянию между осями выходных и входных валов. Так, редуктор цилиндрический соосный двухступенчатый отличается меньшим расстоянием между осями валов по сравнению с расстояниями между осями передач. Выходной и входной валы здесь направлены в различные стороны.
Способу монтажа – на фланцах, в виде насадной установки (цилиндрический одноступенчатый редуктор с входным полым валом), на лапах.

Достоинства редукторов с цилиндрическим типом привода

Среди основных преимуществ конструкции, которыми отличаются трехступенчатые редуктора цилиндрические, одно и двухступенчатые механизмы, стоит отметить высокие показатели коэффициента полезного действия.

Обычно, КПД цилиндрических систем с зубчатой передачей составляет более 90%, что способствует энергетической экономичности подобных устройств.

Даже самый простой редуктор цилиндрический одноступенчатый отличается высокой нагрузочной способностью. Системы данной категории способны к передаче высочайшей мощности без заметных потерь.

К этому стоит добавить незначительный люфт выходных валов. Поэтому кинетическая точность хода в редукторах цилиндрического типа значительно выше по сравнению с механизмами, в которых применяется червячная передача.

Значение также имеет низкий уровень нагрева. Высокий коэффициент полезного действия создает условия, при которых редукторы цилиндрические двухступенчатые передают практически весь объем энергии потребителю, относительно не рассеиваясь.

При любых показателях передаточных чисел отсутствует эффект самоторможения. Это способствует обратимости процесса, так как выходной вал предполагает возможность обратного проворачивания.

Любой цилиндрический редуктор двухступенчатый демонстрирует уверенную работу при наличии крайне неравномерных нагрузок.

Сбои здесь остаются крайне редким явлением даже в случаях частых остановок, запусков системы. Наличие данного качества способствует применению цилиндрических редукторов в виде составляющей приводов промышленных и бытовых измельчителей, шредеров, дробилок, других механических агрегатов с пульсирующими нагрузками.

Решение цилиндрический редуктор двухступенчатый купить является действительно рациональным по сравнению с прочими доступными вариантами, так как подобные системы отличаются простотой и надежностью в эксплуатации, а их ремонт не нуждается в существенных трудозатратах.

В конечном итоге, высокая вариативность передач зубчатого типа дает возможность подобрать редуктор цилиндрический трехступенчатый, который обеспечит значение передаточных чисел наиболее близкое к оптимальному, необходимому в существующих условиях.

Недостатки конструкции

Несмотря на широкий ряд преимуществ, редукторы цилиндрического типа имеют заметные недостатки:

Редуктор цилиндрический трехступенчатый функционирует при низких передаточных числах на одной ступени. Применение зубчатых передач приводит к необходимости повышения количества ступеней, что приводит к увеличению габаритов агрегата.
Высокий уровень шума во время работы. Одно, двух и трехступенчатый цилиндрический редуктор издает значительно больше шума по сравнению с шумами, которые присутствуют при функционировании систем с червячными передачами.
Отсутствие эффекта обратимости – самоторможения. Данная функция выступает откровенным недостатком лишь в тех случаях, если при наличии внешней нагрузки не возникает необходимость поворота выходных валов.

Сферы применения

В настоящее время цилиндрический трехступенчатый редуктор, одно и двухступенчатые системы активно используются в сельскохозяйственной, строительной сфере.

Благодаря очевидным преимуществам редукторы данного типа находят широкое применение в области машиностроения.

Цилиндрические редукторы являются незаменимыми при комплектации измельчителей, приводов мешалок, всевозможных экструдеров, оборудования станков по резке металла.

В целом же, редукторы цилиндрического типа становятся незаменимыми при крайне ограниченности рабочей площади и поэтому выступают оптимальным решением для выполнения самых многочисленных задач.

Разнообразие вариантов исполнения, монтажных позиций значительно расширяет области их возможной эксплуатации в самых стесненных условиях.

Классификация по основным признакам

Современные инженерно-технические стандарты предусматривают классификацию редукторов по следующим признакам:

конструкция используемой передачи;
пространственное расположение элементов;
конструктивное исполнение.

По пространственному расположению ключевых элементов эти устройства подразделяются на редукторы вертикального исполнения и традиционные горизонтальные. Конструктивное исполнение предусматривает два дополнительных вида: чистый механический редуктор, и редуктор с двигательной установкой (мотор-редуктор). Однако общепринятой классификацией редукторов считается таковая по типу используемого передаточного узла (передачи).

Это интересно: Болты — подробная классификация, маркировка, ГОСТы

Достоинства цилиндрических редукторов

Группа наиболее распространена, благодаря ряду преимуществ.

Высокий КПД, составляющий 95-98 %. С увеличением количества ступеней его величина несколько снижается. Низкие потери энергии вызваны небольшими силами трения в процессе работы.
Высокая нагрузочная способность. При подходящих габаритах редуктор цилиндрический способен пропустить через себя и передать на расстояние значительную мощность. Конструктивные особенности механизмов не создают заеданий в зацеплениях. В большинстве устройств потерями пренебрегают, но в крупных и высокоскоростных агрегатах их необходимо учитывать.
Незначительный люфт вала на выходе позволяет достичь высокой кинематической точности механизма.
Отсутствие больших потерь энергии не приводит к перегреву агрегата. Основная мощность передается от привода к потребителю. На нагрев идет незначительная доля энергии, не вызывающая сильный нагрев деталей. Для большинства передач не нужны системы охлаждения.
Надежная работа при динамических воздействиях (частые пуски, неравномерные нагрузки). В связи с этим цилиндрические редукторы широко применяются в оборудовании, где на рабочие органы действуют значительные импульсные нагрузки: дробилки, измельчители, шредеры и др. Преимущество обеспечивается за счет небольшой величины трения скольжения, благодаря которому мало изнашиваются детали. Высокий ресурс валов, передач и подшипников.
Большой выбор устройств с разными передаточными числами.

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.

Цилиндрический редуктор

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

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

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

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

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

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

Как устроен автомобильный редуктор

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.

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.

Цилиндрический редуктор