Виды редукторов: назначение, устройство, типы

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.

Главная передача, дифференциал, полуоси

Главная передача автомобиля предназначена для: 1) увеличения крутящего момента; 2) изменения направления крутящего момента под прямым углом к продольной оси автомобиля; 3) передачи крутящего момента от карданной передачи к ведущим колесам автомобиля.

Различают следующие виды карданных передач: 1) одинарные конические главные передачи, состоящие из одной пары шестерен; 2) двойные главные передачи, состоящие из пары конических и пары цилиндрических шестерен.

Одинарные конические главные передачи применяют, как правило, на легковых и грузовых автомобилях малой или средней грузоподъемности. Чаще всего применяют одинарные конические передачи с гипоидным зацеплением. В конструктивной схеме одинарной конической передачи ведущая ось располагается ниже ведомой, это позволяет опустить карданную передачу ниже и убрать из салона легкового автомобиля канал расположения карданной передачи. Кроме этого шестерни гипоидной передачи имеют утолщенную форму основания зубьев, благодаря чему существенно повышается их нагрузочная способность и износостойкость.

Ведущая малая коническая шестерня выполнена с ведущим валом и установлена на одном цилиндрическом и двух конических подшипниках. Ведомая большая коническая шестерня закрепляется на коробке дифференциала. Вместе с коробкой дифференциала большая коническая шестерня установлена в картере заднего моста на двух конических подшипниках. Для обеспечения плавной и бесшумной работы главной передачи применяют шестерни со спиральными зубьями.

Двойные главные передачи служат для повышения передаваемого крутящего момента. Их устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности. Дифференциал предназначен для передачи крутящего момента от главных передач к полуосям автомобиля. Он позволяет ведущим колесам автомобиля вращаться с разной частотой при прохождении поворота, либо на участке дороги с неровным покрытием, либо при различной степени сцепления колес с поверхностью дорожного покрытия (например, при пробуксовке, когда одно колесо автомобиля находится на твердом покрытии, а другое продолжает оставаться на рыхлом грунте).

На автомобилях применяют шестеренчатые конические дифференциалы, которые состоят из: 1) коробки дифференциалов; 2) полуосевых шестерен; 3) ведомой шестерни главной передачи; 4) сателлитов с крестовиной.

При движении автомобиля по ровной поверхности, сателлиты не вращаются относительно своих осей, они вращаются вместе с крестовиной. Зубья сателлитов удерживают обе полуосевые шестерни и вращают их с одинаковой скоростью. Когда одно из колес начинает испытывать большее сопротивление движению, сателлиты, вращаясь вместе с крестовиной, начинают вращаться вокруг своей оси по замедлившей движение полуосевой шестерне. Для повышения проходимости автомобиля по бездорожью применяют самоблокирующиеся дифференциалы либо дифференциалы с принудительной блокировкой. В момент включения блокировки ведущий элемент дифференциала (корпус) жестко соединяется с полуосевой шестерней зубчатой муфтой, такое соединение обеспечивает вращение колес с одинаковой угловой скоростью независимо от величины сцепления с дорожным покрытием.

Полуоси предназначены для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам автомобиля. Полуоси в зависимости от приходящейся на них изгибающей нагрузки могут быть полностью нагруженные и полуразгруженные. Полностью разгруженные полуоси устанавливаются свободно внутри моста, при этом ступица колеса жестко соединена с фланцем полуоси. Такие полуоси применяют в автобусах и на автомобилях большой и средней грузоподъемности. Полуразгруженные полуоси опираются на подшипник, который установлен внутри балки моста, при этом ступица колеса жестко соединена с фланцем полуоси. Такие полуоси применяют на легковых автомобилях, а также в задних ведущих мостах грузовых автомобилей малой грузоподъемности.

Колесные передачи применяют для снижения нагрузок, приходящихся на механизмы ведущего моста. Колесные передачи устанавливают на некоторых моделях большегрузных автомобилей. В качестве таких передач применяют планетарные передачи. В планетарных передачах крутящий момент передается через сателлиты от центральной шестерни полуоси к коронной шестерне ступицы. Нагрузочная способность таких передач очень велика, поскольку крутящий момент распределяется на три потока через сателлиты и концентрируется на ступице колеса.

Конструкция редуктора на примере механического устройства

Как правило, эти машины состоят из стандартных литых корпусов. В редких случаях, когда требуется, чтобы конструкция механизма стала легче, вместо чугуна используют стальные сплавы. В корпусах находятся все необходимые элементы передачи. К компонентам механических видов редукторов можно отнести зубчатые колеса, подшипники, входной и выходной вал.

Кроме того, конструкция редукторов напрямую зависит от их назначения. Если механизм изготавливается специально для конкретной машины, то он может иметь дополнительные элементы, помимо вышеупомянутых. Нередко в корпуса встраивают специальные смазочные (масляные насосы) или охладительные устройства.

Применение механизма

Назначение редуктора неограниченное, большинство сложных машин и агрегатов имеют его в структуре механизма. В тяжелой промышленности чаще всего применяются червячные и цилиндрические механизмы, предназначенные для передачи усилия на инструмент.

Также он является основной составной частью механизма любого автомобиля, где применяются несколько подобных элементов. Он встречается в коробке передач, карданном вале, бензиновом насосе, тормозной системе и других узлах.

Некоторые автовладельцы думают, что редуктор и дифференциал имеют идентичную конструкцию и выполняют схожие функции. Но в отличие от редуктора, который изменяет крутящий момент, дифференциал распределяет крутящий момент между осями в определенной пропорции, без его повышения или понижения.

Редукторы давления можно встретить при добывании газа. Их применение позволяет контролировать давление и изменять его направление, будь то давление газа или воды. В нефтеперерабатывающей области подобный механизм используется в генераторных установка, различных мешалках, системах отопления и вентиляции. На цементных заводах применяются планетарные модели, которые являются составными частями транспортных лент, передающих огромное количество материалов. Назначение колесных редукторов состоит в работе ленточных транспортёров.

Практически на каждом производство используются устройства типа лебедок и подъемников, каждый из которых имеет в конструкции редуктор. Подобные механизмы встречаются в землеройной технике, которая применяется в строительстве и промышленных карьерах.

Встретить такие модели можно в различных бытовых приборах. Но чаще всего встречаются мотор-редукторы (в кухонных комбайнах, стиральных машинах, перфораторах и дрелях). В перфораторах применяют комбинацию планетарного и мотор-редуктора, что позволяет добиться оптимальной работы поступательно-вращающихся элементов.

Следует отметить, что практически каждый современный сложный механизм не может обойтись без использования редуктора. Данный элемент позволяет значительно повысить производительность двигателей, передачу силового усилия между конструкционными элементами и минимизировать износ механизмов. Выбор подходящей модели, своевременное обслуживание и соблюдение нормативной нагрузки, позволит полноценно использовать редуктор весь гарантийный срок, не зависимо от сферы его использования.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Для изменения характеристик крутящего момента используется специальный механизм, который получил название «редуктор». Данное слово образовано от латинского reductor — отводящий назад или возвращающий, что очень точно отображает принцип работы этого механизма. На данный момент существует несколько видов редукторов, которые применяются в различных агрегатах для трансформации и передачи крутящего момента от двигателя устройства, к потребителям мощности.

Читать также: Пеллетные станки своими руками

Цилиндрический тип редукторов

Назначение и конструкция редуктора всегда плотно взаимосвязаны. Цилиндрические изделия применяют чаще других в промышленности. Их устанавливают в грузоподъемные механизмы, металлорежущие станки и другом высокопроизводительном оборудовании. Цилиндрические устройства можно установить вертикально или горизонтально. К плюсам можно отнести большой диапазон мощностей и передаточных отношений, что делает эти изделия универсальными. Классифицируют их по:

дистанции между входным и выходным валом – параллельные, соосные;
количеству ступеней – одна, две, многоступенчатые;
способу монтажа – горизонтальный, вертикальный.

При производстве по индивидуальному закажу механизм могут оснастить дополнительными фланцами, лапками и другими элементами.

Одноступенчатые цилиндрические редукторы

Этот тип редуктора отличается от прочих положением валов в корпусе и числом ступеней. Одноступенчатые цилиндрические редукторы могут быть вертикальными и горизонтальными. Шестеренки этих устройств могут иметь косые и прямые, а также шевронные зубья. Корпуса производят из стали сварным способом или из чугуна путем литья. Монтаж валов зачастую производится в подшипники скольжения или качения. Первые зачастую устанавливаются в тяжелых редукторах.

Это интересно: Неисправности ДАД

Состав и возможности компоновки одноступенчатого редуктора ограничены. Главной чертой, которая отличает их друг от друга, является расположение валов и осей в пространстве. При этом передаточное число этих агрегатов колеблется в диапазоне от 1,6 до 6,3. Угол наклона передач, выполненных с использованием косозуба, находится в диапазоне от 8 до 200 градусов.

Максимальное передаточное число, которые способен обеспечить агрегат равно 12,5, но при этом редукторы с максимальным передаточным числом применяются редко. Зачастую используются те, которые имеют передаточное число, не превышающее цифру 6.

Какое расположение редуктора выбрать — вертикальным или горизонтальным? Все зависит от необходимости удобств общей компоновки этого передаточного устройства. В частности имеет значение, как расположен агрегат, который производит механическое движение, его рабочий вал и т.д.

Где применяются редукторы

Редукторы применяются в автомобилестроении, станкостроении, кухонной и бытовой электротехнике, бензоинструментах. Учитывая тот факт, что каждый вид передачи крутящего момента, имеет свои положительные характеристики и недостатки, которые определяют возможность использовать тот или иной вид редуктора в определённых технических условиях.

Червячные редукторы, не способны трансформировать крутящий момент слишком большой мощности, поэтому основная сфера применения таких устройств — это электрические мотор-редукторы. Например, такой механизм успешно реализован в приводе стеклоочистителей автомобиля.

В мостовой передаче автомобилей, как правило, используется зубчатая передача, которая позволяет не только изменить направление крутящего момента, но и изменить силу и распределить усилие равномерно между осями привода колёс. Зубья позволяют передавать мощность с минимальными потерями, поэтому если для функционирования механизма не требуется повышенной плавности хода, а мощность редуктора требуется достаточно большая, то применяются зубчатые механизмы для передачи крутящего момента.

Червячный механизм, позволяет передавать вращение с соотношением более 100 к 1, но низкий КПД таких устройств, не позволяет их применять в мощных агрегатах.

Различные типы редукторов, которые будут использованы в тех или иных механизмах должны быть подобраны только профессиональными инженерами. Расчёт редуктора должен осуществляться в КБ, которое имеет специалистов высокого уровня. Чертёж редуктора должен быть выполнен до мельчайших подробностей и гаек, которые могут быть использованы в данном механизме.

Даже если известны характеристики редукторов, которые необходимо применить в передаточном механизме, не следует доверять работу по проектированию таких сложных механизмов случайным людям. Если требуется новая крышка редуктора, или гайка редуктора, то лучше заказать оригинальную деталь на предприятии, где был произведён механизм.

“>

Червячный тип редукторов

К этой категории относятся червячные, червячно-цилиндрические механизмы. Главный тип передачи в устройствах – червячный, который раннее называли зубчато-винтовым. Момент силы передается при зацеплении зубчатого колеса и трапецеидального винта (червяка). Производят изделия из устойчивых к износу материалов. В промышленности часто используют 3 вида червячных редукторов:

однозаходные;
двухзаходные;
четырехзаходные.

Количество каналов резьбы на механизме определяет число заходов. В устройствах червячного типа винт зацепляется с одноименным колесом, которое по форме напоминает зубчатое. Зубья на нем заменены на резьбу, которая по форме подходит к трапецеидальному винту. В червячных устройствах, предназначенных для передачи большого крутящегося момента, колеса установлены из разных материалов. Для колесных ступиц используют чугун или из недорогой марки стали, а зубья изготавливают из антифрикционных материалов.

Самый значительный плюс применения редукторов червячного вида – высокая эффективность. Их устанавливают в оборудование, в котором большой момент силы, а угловая скорость маленькая. Основным движущим элементом механизма является трапецеидальный винт. Он начинает двигаться при вращении выходного вала.