string(10) "error stat"

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.

Виды редукторов

Данные устройства отличаются по типу передачи крутящего момента.

Перечисленные виды редукторов, могут разделяться по количеству передач, которые применяются для трансформации крутящего момента. Наиболее распространённые устройства состоят из одной передачи, но если необходимо изменять соотношения частоты вращения входного и выходного вала, то используются механизмы с большим количеством передач.

Рабочие части редукторов, обязательно должны работать в смазке, для снижения коэффициента трения и потери мощности. Способ нанесения смазочных материалов зависит от вида редуктора и мощности передаваемой энергии. Если передаточная система не работает в условиях повышенных скоростей вращения, то достаточно однократного нанесения смазки на рабочие поверхности в течение всего срока эксплуатации. Для мощных устройств применяется специальная система принудительной подачи смазочной жидкости, с последующим охлаждением и очисткой.

Корпус редуктора может быть разборной и неразборной конструкции.

Изделия неразборного вида, как правило, работают при незначительных мощностных показателях и в тех сферах, где не требуется эксплуатации устройства в жёстких режимах. Редукторы, которые используются для трансформации больших мощностей располагаются в корпусе разборной конструкции, которая позволяет, в случае необходимости, осуществить плановый или экстренный ремонт и настройку механизма.

Корпус редуктора может быть изготовлен из различных материалов. Подбор материала зависит от условий эксплуатации и мощности устройства. Редуктор для маломощных устройств бытового назначения может быть сделан из высокопрочного пластика или алюминиевого сплава.

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.

Если в механизме необходимо исключить вероятность обратной передачи крутящего момента к двигателю устройства, то применяются червячные редукторы, которые полностью лишены такого недостатка.

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.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Чтобы понять, что такое одноступенчатый редуктор, необходимо сначала определится, что собой представляет устройство в классическом варианте. Редуктором называют механизм, состоящий из передач сцепления, которые передают друг другу рабочее движение. Благодаря простоте, высокой эффективности и небольшой стоимости редукторы находят себе широкое применение в машиностроении для создания разнообразных соединенных между собой механизмов.

В корпусе редуктора заключены червячные или зубчатые передачи, которые смонтированы сварным или прочим обездвиживающим способом на валах или осях. Первые при этом впрессованы в подшипники, которые находятся в специально проделанных для них отверстиях в корпусе. Подобная передача может быть смонтирована непосредственно на агрегате, который производит механическое движение, но установленная в отдельном корпусе (редуктор) обладает рядом преимуществ. В частности это:

• гарантия высокой точности сборки механизма;
• повышенный КПД;
• лучшая смазка частей редуктора;
• сниженный износ;
• повышенный уровень защиты от попадания наносящей вред устройству пилы и грязи.

Из чего состоит редуктор?

В его состав входит стальной сварной или литой чугунный корпус. В нем размещаются валы, оси, зубчатые колеса, червячные механизмы, подшипники и прочие элементы. Некоторые редукторы содержат специальные устройства, обеспечивающие смазку элементов редуктора. К примеру, он может быть оснащен масляным насосом или устройством, обеспечивающим охлаждение этого агрегата (змеевик с охлаждающей жидкостью зачастую монтируют в червячном редукторе).

Редукторы бывают разными. При этом отличаются не только по типам, но и индивидуальным особенностям, поэтому редукторы проектируют для определённого оборудования или агрегата, в зависимости от необходимости, передаточного числа и силы крутящего момента, которые нужно передать на принимающее устройство.

Основные типы редукторов

Они делятся:

• По типу передаточного соединения на:
  1. зубчатые;
  2. комбинированные.
• В зависимости от формы зубчатых колес на;
  1. конические и другие.
• По расположению валов в пространстве на:
  1. вертикальные;
  2. горизонтальные.
• В зависимости от особенностей кинематической системы, которая лежит в основе конкретного механизма на:
  1. развернутые;
  2. со сдвоенной ступенью и т.д.
• По количеству ступеней на:
  1. одноступенчатые;
  2. двухступенчатые.

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.

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.

Чтобы создать такое устройство предварительно нужно изготовить его схему. Предлагаем изучить один из вариантов одноступенчатого редуктора с горизонтальным расположением осей.

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.

При этом создаются устройства обратного действия, не снижающего количество оборотов за единицу времени, а наоборот повышающего.

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».

Где и для чего используются одноступенчатые горизонтальные редукторы?

Они находят себе применение:

• там где необходима постоянная или переменная нагрузка, реверсивная и одного направления;
• для обеспечения постоянной работы или с короткими перерывами;
• для обеспечения вращения валов в разные стороны.

Их нельзя или опасно использовать, если частота вращения вала будет превышать показатель 1800 оборотов за одну минуту, а также при запыленности воздуха выше 10 мг на куб. метр и атмосфере первого и второго типов в соответствии с ГОСТ 15150-69.

Процесс проектирования одноступенчатого цилиндрического редукторов

Перед тем как приступать к изготовлению этого устройства производится проектный расчет:

• подбора материалов;
• выбор максимально допустимого напряжения на качение;
• вычисление чистого полезного кручения вала.

В рамках произведения работ осуществляется подготовка эскизной компоновки редуктора.

Расчет размеров валов этого устройства производится в 2 этапа:

1. приблизительный подсчет количества оборотов чистого кручения;
2. точный расчет прочностных показателей напряжения изгиба и кручения.

Для производства подобных агрегатов рекомендуется использовать термически обработанную легированную сталь. Расчет валов при составлении проекта осуществляется в зависимости от напряжения кручения, концентрации напряжения, его циклов. Если планируется установка валов быстрого хода, то для расчета берутся во внимание меньшие значения, тихого хода — большие.

На завершающем этапе проектирования создается сборочный чертеж этого устройства. Он включает в себя все ранее разработанные чертежи каждого из элементов редуктора в отдельности. При этом создается рисунок уже готового устройства, в продольном и поперечном разрезах.

Для достижения сбалансированности и соосности расположения разнообразных элементов этого устройства разрабатываются кинематические схемы одноступенчатых редукторов. Они представляют собой изображения в разных разрезах корпуса и деталей, из которых состоит редуктор, отражают их взаимное расположение, пропорции, места сопряжения и т.д.

Компоновка одноступенчатого редуктора может быть разной. Он может иметь дополнительные, существенно улучшающие его работу элементы. Например, масляный насос, который осуществляет принудительную смазку в местах, куда не попадает жидкость при вращении маховика звездочки или в редукторе червячного типа.

Цикл лекций Техническая механика (продолжнение)

4. Виды передач

Вращательное движение в машинах передается при помощи фрикционной, зубчатой, ременной, цепной и червячной передач. Будем условно называть пару, осуществляющую вращательное движение, колесами. Колесо, от которого передается вращение, принято называть ведущим, а колесо, получающее движение - ведомым.

Рисунок - Устройство передачи

Всякое вращательное движение можно измерить оборотами в минуту. Зная число оборотов в минуту ведущего колеса, мы можем определить число оборотов ведомого колеса. Число оборотов ведомого колеса зависит от соотношения диаметров соединенных колес. Если диаметры обоих колес будут одинаковы, то и колеса будут крутиться с одинаковой скоростью. Если диаметр ведомого колеса будет больше ведущего, то ведомое колесо станет крутиться медленнее, и наоборот, если его диаметр будет меньше, оно будет делать больше оборотов. Число оборотов ведомого колеса во столько раз меньше числа оборотов ведущего, во сколько раз его диаметр больше диаметра ведущего колеса.

Фрикционная передача

При фрикционной передаче вращение от одного колеса к другому передается при помощи силы трения . Оба колеса прижимаются друг к другу с некоторой силой и вследствие возникающего между ними трения вращают одно другое.

Достоинства фрикционной передачи:

· Простота изготовления тел качения;

· Равномерность вращения и бесшумность работы;

· Возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения и включения/выключения передачи на ходу;

· За счет возможностей проскальзывания передача обладает предохранительными свойствами.

Недостатки фрикционной передачи:

· Проскальзывание, ведущее к непостоянству передаточного числа и потери энергии;

· Необходимость обеспечения прижима.

Применение :

В машиностроении чаще всего применяют бесступенчатые фрикционные передачи для бесступенчатого регулирования скорости.

Рисунок - Фрикционная передача: а - лобовая передача, б - угловая передача, в - цилиндрическая передача

Особенно приемлемы передачи цилиндрическая и лобовая. Колеса для передач можно делать деревянные. Для лучшего сцепления, рабочие поверхности колес следует "обшить" слоем мягкой резины толщиной в 2-3 мм. Резину можно или прибить мелкими гвоздиками, или приклеить клеем.

Зубчатая передача

В зубчатых передачах вращение от одного колеса к другому передается при помощи зубьев . Зубчатые колеса вращаются намного легче фрикционных. Объясняется это тем, что здесь нажима колеса на колесо совсем не требуется. Для правильного зацепления и легкой работы колес профиль зубца делают по определенной кривой, называемой эвольвентой.

Рисунок - Устройство зубчатой передачи

Шестеренчатая передача применяется не только с параллельными валами, когда используются так называемые цилиндрические шестерни, но и тогда, когда валы идут под любым углом. Такая передача под углом называется конической зубчатой передачей, а шестерни - коническими (ж).

Конические шестерни, так же как и цилиндрические, бывают со спиральным косым зубцом (з). Такие шестерни обычно применяются в автомобилях (для плавности работы). В зубчатых передачах можно применить шестерни с рейкой. Для периодического вращения может применяться шестеренчатая пара, у которой ведущая шестерня имеет неполное число зубцов.

Рисунок - Шестеренчатая передача

Ведущие шестерни встречаются и с одним зубцом. Такие передачи очень часто применялись в счетных механизмах. Ведущая шестерня имеет один зубец, а ведомая - десять, и, таким образом, за один оборот ведущей шестерни ведомая повернется всего на одну десятую оборота. Чтобы повернуть ведомую шестерню на один оборот, ведущая должна сделать десять оборотов.

Рисунок - Виды шестеренчатых передач: а - шестерня с одним зубом, б - мальтийский крест

Достоинства :

· Значительно меньшие габариты, чем у других передач;

· Высокий кпд (потери в точных, хорошо смазываемых передачах 1-2%);

· Большая долговечность и надёжность.

Недостатки :

· Шум при работе;

· Необходимость точного изготовления.

Применение: Наиболее распространённый вид механических передач. Их применяют для передачи мощностей - от ничтожно малых до десятков тысяч кВт.

К разобранному типу передач можно отнести и так называемое мальтийское зацепление, или мальтийский крест (б). Механизм мальтийского креста применяется для периодического вращения.

Ременная передача

Ременная передача, как и шестеренчатая, встречается очень часто. Ремень, натянутый на шкивы, охватывает какую-то их часть. Эта облегающая часть (дуга) носит, название угла обхвата. Чем больше будет угол обхвата, тем лучше образуется сцепление, лучше и надежнее будет вращение шкивов. При малом угле обхвата может получиться так, что ремень на малом шкиве станет проскальзывать, вращение будет передаваться плохо или его совсем не будет. Угол обхвата зависит от соотношения размеров шкивов и их расстояния друг от друга. На рисунках (а, б) показано, как меняются углы обхвата. Когда требуется увеличить угол обхвата, у передачи ставят нажимной шкив-ролик (в).

Рисунок - Виды ременных передач

В зависимости от расположения валов и ремня ременная передача бывает разных видов:

Открытая передача (г). Оба шкива при такой передаче вращаются в одну сторону.

Перекрестная передача (д). Такую передачу применяют, когда требуется изменить вращение ведомого шкива. Шкивы вращаются навстречу друг другу.

Полуперекрестная передача (е) применяется, когда валы лежат не параллельно, а под углом.

Угловая передача (ж) образуется, когда валы идут под углом, но лежат как бы в одной плоскости. При этой передаче для получения надлежащего направления ремня обязательно устанавливают ролики.

Спаренная передача (з). При этой передаче с одного ведущего шкива могут идти ремни на несколько ведомых шкивов.

Ступенчатая передача (и). Она применяется тогда, когда требуется изменять число оборотов ведомого вала. Оба шкива в этой передаче делаются ступенчатыми. Переставляя ремень на ту или иную пару ступеней, меняют число оборотов ведомого вала. При этом длина ремня остается неизменной.

По своему профилю ремни бывают плоские, круглые и трапецеидальные (к, л, м).

Передаточное число ременных передач берется в пределах 1:4, 1:5 и только в исключительном случае - до 1:8.

При расчете ременной передачи учитывается скольжение ремня по шкивам. Это проскальзывание выражается в пределах 2-3%. Чтобы получить нужные обороты, диаметр ведомого шкива уменьшают в этих же пределах.

Шкивы можно cделать из фанеры или легких металлов.

Достоинства :

· Простота конструкции;

· Возможность расположения ведущего и ведомого шкивов на больших расстояниях (более 15 метров);

· Предохранение механизмов от перегрузки за счёт упругих свойств ремня и его способности проскальзывать по шкивам;

· Возможность работы с большими угловыми скоростями.

Недостатки :

· Постепенное вытягивание ремней, их недолговечность (при больших скоростях работает от 1000 до 5000 часов);

· Непостоянство передаточного отношения (из-за неизбежного проскальзывания ремня);

· Относительно большие размеры.

Применение : Используется очень часто, от бытовой электроники до промышленных механизмов мощностью до 50 кВт.

Червячная передача

Червячная передача служит для получения вращения между валами, пересекающимися в одной плоскости. Передача состоит из винта (червяка) и винтового колеса, которые находятся в зацеплении. При вращении червяка витки ведут зубцы колеса и заставляют его вращаться. Обычно вращение от червяка передается колесу. Обратная передача почти не встречается из-за самоторможения.

Рисунок - Виды червячных передач

Применяется чаще всего при больших передаточных числах в пределах от 5 до 300. Благодаря большому передаточному числу червячная передача широко применяется в качестве механизма для снижения числа оборотов - редуктора.

Редукторы можно сделать по-разному. У одних червяк делается из обыкновенного крепежного винта, у других он изготовляется навивкой на стержень в виде пружины проволоки или узкой медной полоски (на ребро). Для прочности витки к стержню следует припаивать. Червячные шестерни подбирают от ненужного часового механизма. Но их можно сделать и самим: нарезать напильником из латунного или дюралевого диска.

При изготовлении редукторов нужно следить за тем, чтобы винт и шестерня при вращении не имели бы осевого смещения. В быстроходных редукторах его валы следует устанавливать на подшипниках.

Достоинства :

· Плавность и бесшумность работы;

· Большое передаточное число.

Недостатки :

· Усиленное тепловыделение;

· Повышенный износ;

· Склонность к заеданию;

· Сравнительно низкий кпд.

Применение : Преимущественно используется, когда требуется большое передаточное число.

Цепная передача

Цепная передача по сравнению с ременной удобна тем, что не дает проскальзывания и позволяет соблюдать правильность передаточного числа. Цепная передача осуществляется только при параллельных валах.

Рисунок - Виды цепных передач: а - пластинчатая роликовая цепь, б - бесшумная цепь

Основной величиной цепной передачи является шаг. Шагом считается расстояние между осями роликов у цепи или расстояние между зубцами звездочки.

Кроме роликовых цепей, в машинах широко применяются еще зубчатые, так называемые бесшумные цепи. Звездочка такой передачи похожа на шестерню. Зубчатые цепи могут работать на больших скоростях.

Допустимое передаточное число цепных передач может быть до 1:15. Самое малое число зубцов у звездочек берут: у роликовых цепей - 9, а у зубчатых - 13-15. Расстояние между осями звездочек принимают не менее полуторного диаметра большой звездочки.

Цепь надевается на звездочки не туго, как ремни, а с некоторым провисанием. Для регулирования натяжения применяется натяжной ролик. Число оборотов ведомой звездочки зависит от соотношения зубцов на обеих звездочках.

Достоинства :

· Меньшая чувствительность к неточностям расположения валов;

· Возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам;

· Возможность передачи вращательного движения на большие расстояния.

Недостатки :

· Повышенный шум и износ цепи при неправильном выборе конструкции, небрежном монтаже и плохом уходе.

Храповые механизмы

Кроме непрерывного вращательного движения, в машинах очень часто применяется прерывистое вращательное движение . Такое движение осуществляется при помощи так называемого храпового механизма. Основными частями храпового механизма являются: храповик (диск с зубцами), рычаг и собачка. Зубцы храповика имеют особую форму. Одна сторона у них сделана пологой, а другая отвесной или несколько поднутренной. Храповик насажен на вал неподвижно. Рычаг же, сидящий рядом с храповиком, может свободно качаться. На рычаге имеется собачка, которая одним концом лежит на храповике. С помощью шатуна или тяги от того или иного ведущего механизма рычаг приходит в качательное движение. При отклонении рычага влево собачка скользит свободно по пологому склону зубцов, не поворачивая храповик. При отходе вправо собачка упирается в уступ зубца и поворачивает храповик на некоторый угол. Так, непрерывно качаясь в ту и другую сторону, рычаг с собачкой приводит храповик с валом в периодическое вращательное движение. Для надежного прилегания собачки к храповику собачка снабжается нажимной пружиной.

Рисунок - Виды храповых механизмов

Но чаще бывает другое назначение храпового механизма - предохранения вала с храповиком от проворачивания. Так, у лебедки при подъеме груза храповик с собачкой не дают барабану провертываться обратно.

Таблица - Обозначение видов передач на схемах:

5. Типы и назначение редукторов

Свое название редуктор получил от латинского слова reductor , что означает «возвращаю обратно». Это и есть основной принцип действия редуктора, который представляет собой сложное механическое устройство, состоящее из одной или нескольких передач зубчатого или червячного типа. Назначение редуктора состоит в том, что при помощи этих передач любое вращение преобразуется и изменяет угловые скорости .

Редукторы входят в системы приводных механизмов. Область применения у редукторов обширна: ни один механизм, который имеет узлы вращения, не обходится без них. Все двигатели, будь то электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания, обязательно имеют редукторы разных типов. В редукторе имеется одна или несколько систем передач с зацеплением и постоянным передаточным числом. Именно от типа этих передач зависит тип редуктора.

Классификация редукторов

Редукторы по типам передач бывают конические, цилиндрические, волновые, планетарные – это зубчатые типы передач, а также червячного типа.

Кроме того они могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми и трехступенчатыми системами. При этом в двухступенчатых и трехступенчатых редукторах могут применяться разные типы передач.

Типы редукторов по конструктивному исполнению.

по такому принципу делятся: механические и мотор-редукторы.

Механические редукторы представляют собой просто механические передачи, а мотор-редукторы - это совмещенные в одном корпусе редуктор и электродвигатель.

По типу расположения в пространстве редукторы делятся на горизонтальные и вертикальные . Используются как с моно-передачей, так и с совмещением передач нескольких типов.

Устройство и назначение редуктора

Редуктор представляет собой корпус, в который помещены все элементы передачи – валы, зубчатые колеса, подшипники и остальное. Иногда в корпусе редуктора расположены устройства, которые служат для смазки зацепления и подшипников (к примеру, в корпус редуктора может быть размещен шестеренный масляный насос) или охлаждающие устройства (к примеру, змеевик с водой в корпусе червячного двухступенчатого редуктора).

Таблица - Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней

Редуктор	Число ступеней	Виды передач	Взаимное расположе­ние осей входного и выходного валов
Цилиндрический	Одноступенчатый	Одна или несколько цилиндрических передач	Параллельное
			Параллельное или соосное
	Четырехступенчатый		Параллельное
Конический	Одноступенчатый	Одна коническая передача	Пересекающееся
Коническо-цилиндрический		Одна коническая переда­ча и одна или несколько цилиндрических передач	Пересекающееся или скрещивающееся
Червячный	Одноступенчатый; двухступенчатый	Одна или две червячные передачи	Скрещивающееся
			Параллельное
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический	Двухступенчатый; трехступенчатый	Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача	Скрещивающееся
Планетарный	Одноступенчатый; двухступенчатый; трехступенчатый	Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сател­литов	Соосное
Цилиндрическо-планетарный	Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый	Комбинация из одной или нескольких цилин­дрических и планетар­ных передач	Параллельное или соосное
Коническо-планетарный	Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый		Пересекающееся
Червячно-планетарный	Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый	Комбинация из одной конической и планетар­ных передач	Скрещивающееся
Волновой	Одноступенчатый	Одна волновая передача	Соосное

Принцип работы редукторов

Так как в основе работы редуктора лежит передача и преобразование крутящего момента , основной характеристикой механических редукторов является тип механической передачи, которая в них используется.

Типы передач в редукторах:

Цилиндрическая зубчатая передача – один из самых надежных и долговечных типов передач, обеспечивающий высокий ресурс использования. Как правило, применяется в редукторах с особо сложным режимом работы. Этот тип передач подразделяется на прямозубные передачи, косозубчатые и шевронные

передачи;

· Коническая зубчатая передача – в отличие от предыдущей имеет оси входных и выходных валов, которые пересекаются друг с другом. Роторы с такой передачей используются когда необходимо изменить направление передаваемой кинетической энергии;

· Червячная передача – это механическая передача от винта («червяка») к зубчатому колесу. Имеют достаточно высокое передаточное отношение и относительно низкое КПД. Бывают однозаходные и многозаходные ;

· Гипоидная передача (спироидная) – использует для передачи конические колёса со скрещивающимися осями (колеса могут иметь косые или криволинейные зубья). Такой тип передачи отличается низким шумом работы, плавностью хода и высокой нагрузочной способностью;

· Цепная передача – как понятно из названия, использует гибкую цепь для передачи механической энергии. Состоит из двух звёздочек (ведущей и ведомой) и цепи, состоящей, в свою очередь, из подвижных звеньев. Это один из самых универсальных, простых и экономичных типов передач;

· Ремённая передача – передача энергии при помощи гибкого ремня за счет силы трения или сил зацепления (в случае с зубчатыми ремнями). Состоит из ведущего и ведомого шкивов, а также приводного ремня. К преимуществам можно отнести недорогую стоимость, бесшумность и плавность работы, а также легкий монтаж и компенсацию перегрузок за счет проскальзывания;

· Винтовая передача – преобразует поступательное движение во вращательное, и наоборот. Как правило, представляет собой конструкцию, состоящую из винта и гайки. Бывает передача качения и скольжения. Эта передача чаще используется не для перемещения, а для закрепления. Применяется в регулировочных винтах, приводах исполнительных органов механизмов, различных инструментах;

· Волновая передача – относительно новый тип передач, характеризующийся очень высоким передаточным отношением. Работает за счёт генерирования волн на гибком колесе, оснащенным меньшим количеством зубьев чем жесткое колесо, и смещения колесо относительно друг друга на разницу зубьев за один оборот. Среди достоинств – малый вес, высокая кинематическая точность, способность передачи момента через герметичные стенки.

Число ступеней редуктора

Как правило, редукторы, состоящие только из одной передачи, встречаются крайне редко. Такой тип редукторов называется одноступенчатым. Куда больше распространение получили двух-трех и многоступенчатые редукторы, причем в таких редукторах могут встречаться как передачи одного типа, так и несколько различных передач, комбинированных между собой. Общее передаточное отношение редуктора напрямую зависит от типа используемой передачи и количества ступеней. В некоторых механизмах количество ступеней может до десятков и сотен тысяч.

Валы редуктора

Таблица - Ресурс передач, валов и подшипников редукторов

Редуктор в автомобиле необходим для распределения передаваемого от двигателя крутящего момента между ведущими колесами. Конструктивно автомобильный редуктор представляет собой коническую , размещенную в отдельном корпусе.

В зависимости от типа автомобиля, редуктор располагается на переднем либо заднем мосту, а полный привод предполагает наличие двух редукторов, так как крутящий момент в этом случае распределяется между всеми колесами.

Передаточное отношение автомобильного редуктора

Основной характеристикой редуктора, как и любой другой механической передачи, является передаточное отношение, показывающее степень уменьшения угловой скорости и увеличения крутящего момента, передаваемого на колеса. Передаточное отношение напрямую зависит от количества зубьев ведущей и ведомой шестерни. В редукторах большее число зубьев всегда имеет ведомая шестерня. Благодаря хорошим эксплуатационным качествам, широкое распространение в автомобильных редукторах получили шестерни с круговым зубом.

Передаточное отношение, приближенное к единице, имеют редуктора скоростных автомобилей, у которых количество зубьев ведомой шестерни всего на несколько единиц больше, чем ведущей. Увеличение передаточного отношения повышает тяговые характеристики транспортного средства, что особенно важно для специальных автомобилей и тягачей.

Особенности установки редукторов на полноприводных автомобилях

На переднем и заднем мосту полноприводных автомобилей должны быть установлены редукторы с одинаковым передаточным отношением, так как в противном случае становится невозможной эксплуатация машины при включенной блокировке межосевого дифференциала.

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.

В состав редуктора заднего моста входит несколько узлов, основные из них – это дифференциал и главная передача. Главной передачей называется механизм, при помощи которого передаточное число трансмиссии транспортного средства повышается. Так что же такое редуктор, когда он был создан, какие неисправности могут постигать его и многое другое мы расскажем в этой статье.

История создания редуктора

Процесс промышленной революции был ознаменован переходом деревянных деталей к металлическим. Движители на ветряной и водяной тяге уже создавали такие усилия, которые деревянным деталям было выдержать сложно. Основным фактором промышленной революции явилось создание более совершенных механизмов, поиск новых энергетических ресурсов.

Появление паровой машины потребовало наличие очень больших мощностей. Следовательно появилась нужда в конструировании металлических редукторов. К середине девятнадцатого века ручные ткацкие станки уже стали отходить далеко на задний план и заменяться механическими с втрое большей производительностью. Энергия стала дешеветь, что привело к повышению быстродействия станков и укрепило их экономическое преимущество. Паровой двигатель обладал достаточной мощью, чтобы запускать несколько текстильных станков.

Станки размещали вокруг парового двигателя для повышения КПД. Паровой двигатель развязал руки производственным возможностям, что позволило строить предприятия как у воды, так и в тех местах, где были уголь, транспорт, рабочие руки и рынки сбыта. Новое время селекционировало оптимальные конструкции зубчатых передач. Большую популярность обрели именно те, которые выдавали наиболее высокий экономический эффект.

Середина 19 века ознаменовалась появлением первых серийных редукторов. Ну а появление через несколько лет двигателей внутреннего сгорания и электрического привода, ознаменовало создание редукторов с заданными параметрами. Зубчатые механизмы передавали вращательные движения от двигателей с высокими оборотами и преобразовывали их параметры. Даже первейшие образцы электродвигателей и внутреннего сгорания были наделены слишком большой скоростью и моментом, что, априори, не подходило к использованию в промышленности. Сегодня, конечно же сложно найти любое транспортное средство или технологическое оборудование, которое лишено зубчатого механизма. Редукторы применяются практически во всех автомобилях и технологическом оборудовании. Как Вы уже поняли, зубчатые передачи прошли много лет развития.

Конструкция и принцип действия редуктора

Несмотря на то, что многие модели заднеприводных автомобилей в составе конструкции заднего моста имеют редуктор , он выглядит вполне идентично, за редким исключением некоторых образцов. Здесь нам сразу же вспоминается определение редуктора, в котором сказано, что это устройство, изменяющее скорость вращения в момент передачи усилия между усилия между устройствами. В результате изменения скорости вращения вполне вероятно изменение его величины и направления. Именно по этому принципу реализуется работа редуктора, используемого в конструкции заднего моста практически каждого транспортного средства.

Передача с ведущего вала на ведомые валы, которые расположены к нему под прямым углом используются шестерни, которые являются зубчатыми колёсами. Из-за расположения валов под разными углами, зубцы шестерен сделаны в специфической форме – эти шестерни называют коническими. Конические шестерни применяются, понятным образом, для вращения, но именно конструкция зубчатых колёс этого типа позволяет минимизировать шум, издаваемый при их работе, а ведь это очень важно, если Вы передвигаетесь в компактной легковушке, например.

Для того, чтобы редуктор действительно понижал скорость вращения, нужно ведущее колесо было в разы меньше ведомых. Если конструкция выверена правильно, то при полном вращении ведущего вала вокруг своей оси, ведомый вал совершит не полный оборот. Таким образом происходит редукция скорости вращения, то есть её снижение. В некоторых типах автомобилей часто требуется существенное понижение скорости вращения вала, например, на внедорожниках, которые преодолевают разного рода грязевые преграды достаточно медленно, чтобы не сесть брюхом или не застрять.

Типы редукторов

Как Вы уже поняли, редуктор – это механизм, который позволяет снижать частоту вращения, в то же время увеличивая крутящий момент. Это особый агрегат, который состоит из одной или нескольких зацепленных передач, установленных в корпус. Он приспособлен для изменения скоростей вращения валов как на понижение, так и на повышение. Сегодня редукторы широко применяются не только в автомобилестроении, но и строительной индустрии, для поднятия грузов, обрабатывающей, угледобывающей и нефтяной промышленности.

Редукторы подразделяются на самые различные типы. Они, как правило, классифицируются по нескольким признакам. Важнейшим из них является тип используемой передачи. И по этому принципу их разделяют на несколько видов: конические, планетарные, цилиндрические, червячные, спироидные, волновые и комбинированные.

Цилиндрические редукторы , зачастую, в грузоподъёмных механизмах и других областях с часто повторяющейся кратковременной нагрузкой. Они очень долговечны и коэффициент полезного действия у них достаточно высок.

Конические редукторы более сложны в своём устройстве чем цилиндрические. Соотношение производительности и компактности у них очень выгодно выделяются на фоне других типов. Конические редукторы широко применяются в подъёмных кранах различной конструкции.

Червячные редукторы приспособлены для передачи вращения между скрещивающимися под прямым углом валами, посредством червяка и червячного колеса, что с ним сопряжено. Червяк – это своеобразный винт с резьбой трапецеидальной формы и близкой к таковой. Червячное колесо ещё называют зубчатым. Его зубья имеют дугообразную форму. Редукторы червячного типа широко применимы в металлорежущих станках, троллейбусах и подъёмниках. Основным достоинством таких редукторов является бесшумность и плавность работы. Большим недостатком является повышенное тепловыделение, что приводит к низким показателям КПД и ускоренному износу.

Планетарные редукторы по сравнению с другими прекрасно выдерживают нагрузки, при этом обладая малой удельной ёмкостью материалов. Они очень надёжны и при этом имеют компактные размеры. Также они могут трансформироваться производителями в зависимости от используемого типа передачи. Волновые редукторы ранее применялись лишь в ракетостроении и оборонной промышленности. Волновые редукторы очень надёжны и обладают большой перегрузочной способностью, а также у них длительный эксплуатационный режим, они очень компактны, плавны и бесшумны в своей работе.

Спироидные редукторы – это бюджетные агрегаты для реализации привода небольшой мощности за сравнительно малые деньги. Комбинированные редукторы, исходя из своего названия используют разные по типу передачу в одном корпусе. Например, червячно-конические и конически-цилиндрические редукторы. Выбирая тот или иной тип редукторов, Вы должны базироваться данными нагрузки – усилием, массой, моментом инерции, временем работы и количеством включений за заданное время.

Неисправности редуктора

Чаще всего поломки редуктора, как составного элемента автомобильной трансмиссии зачастую связаны полной выработкой ресурса деталей, которые требуют последующей замены. Основными причинами способствующими последующим неисправностям редуктора заднего моста являются:

- изношенные сальники хвостовика;

Изношенные подшипники хвостовика и дифференциала;

Вышедшие из строя элементы дифференциала;

Изношенные или сломанные детали главной пары.

Признаки сломанного редуктора заднего моста не заметить попросту невозможно. Это и течь масла из самого редуктора, и характерный завывающий звук, который исходит из этого узла при движении. Всё это сразу же выдаёт причину поломки. И если протечку трансмиссионного масла устранить достаточно просто, поставив новый сальник хвостовика, то шум, который издаёт поломанная трансмиссия, убрать не так то и просто.

В первую очередь следует проверить не исчезает ли шум при движении машины накатом. Если он пропадает, то причина шума, естественно в главной паре редуктора. Если же шум и гул никуда не пропали, тогда, скорее всего, причина это заключается в сломанных подшипниках хвостовика или дифференциала. Почему так просто получается диагностировать такие серьёзные неисправности? Отвечаем. Во время движения автомобиля накатом, элементы главной пары не соприкасаются с усилием, следовательно они не в состоянии каким бы то ни было образом повлиять на появление странного шума в автомобиле.

Отметим то, что зачастую главная пара подвержена повышенному износу по причине низкого уровня масла. Когда детали редуктора недостаточно смазаны, это естественно подвергает их очень большим фрикционным и тепловым перегрузкам. А уровень масла, в свою очередь, резко снижается из-за неисправностей в сальнике, который становится непригодным для эксплуатации при плохо затянутой гайке хвостовика. Следующей причиной, приводящей к замене редуктора заднего моста, является повышенная нагрузка трансмиссии, которая возникает при длительном использовании машины с сильным перегрузом. Также не исключайте дефект деталей с конвейера, которые установлены на задний редуктор, стоимость которого непомерно завышена.

Как устроен редуктор заднего моста?

Рассматривать устройство редуктора заднего моста автомобиля следует вместе с другими элементами, что функционально связаны с ним. Это:

- главная передача (ГП);

Межколесный дифференциал.

Мощность от двигателя внутреннего сгорания, точнее от коробки передач через ведущую шестерню поступает на ведомую. Эти две шестерни и называются главной передачей. ГП изменяет величину и направление передачи момента. Ведомая шестерня взаимосвязана с полуосями, которые передают мощность от двигателя к колёсам. Межколёсный дифференциал распределяет её между различными полуосями, давая им вращаться с разной скоростью в момент изменения направления движения. Такой принцип построения механизма реализован на большинстве заднеприводных автомобилей. Данное устройство очень надёжно и прекрасно работает даже в самых сложных условиях дороги.

Регулировка редуктора заднего моста

Производить регулировку заднего моста необходимо лишь в тех случаях, когда он действительно начал Вас беспокоить странным гулом, который уже слышно на скоростях от 30 км/ч. Основной причиной появления характерного шума в редукторе заднего моста является постоянное подвергание автомобиля большим перегрузкам или слишком частая езда с прицепом или простые механические повреждения. Поэтому не медлите с визуальной диагностикой механизма.

Сальники и фланцы, подшипники, сателлиты (звездообразный элемент в дифференциале) и их оси – всё это нужно будет снять и осмотреть, а в случае износа – незамедлительно поменять. Как должны выглядеть все эти детали в нормальном рабочем состоянии, Вы узнаете из мануала к Вашему транспортному средству. Замена редуктора в отечественном автомобиле будет не дорогостоящей. А если же у Вас иномарка, тогда лучше изучите все прейскуранты и наведите справки в магазинах автомобильных запчастей.

Теперь, когда все детали исправны (это было выявлено при визуальной диагностике), то можно собирать редуктор. Первым делом идёт ведущая шестерня, далее регулировочная шайба, фланец и распорная втулка с подшипниками. Далее затягиваем гайку с необходимым усилием. Для этого берём специальный ключ с встроенным динамометром, в отсутствие такового придётся постоянно пользоваться мерным рычагом. Каждый миллиметр хода рычага нужно будет сопровождать измерением давления безменом. А это очень хлопотно и долго, причём требует определённой точности и осторожности. Гайка должна затягиваться на 1 Ньютон, в это время фланец не должен двигаться. Его нужно закрепить специальным ключом с распорками, которые по размеру точно подходят под пазы фланца. Затем монтируем ведомую шестерню на её место в корпус дифференциала и затягиваем болты.

Теперь приступаем к непосредственной регулировке люфта. После установки всех деталей на своё место, затягиваем все гайки по минимуму и поворачиваем ведомую шестерню. Далее проверяем её на наличие небольшого люфта, покачивая шестерню из стороны в сторону. Запомните, люфт должен быть, но не значительный! Это, можно сказать, запасное место для нагрева редуктора. Чтобы ничего не лопнуло при движении.

На заключительном этапе проверяем расстояние между болтами, удерживающими гайки, которые мы недавно закрутили. Гайки необходимо затянуть на одинаковое расстояние, для этого следует воспользоваться штангенциркулем. После снова проверяем шестерню на наличие люфта. Важно, чтобы он таким и оставался дальше. Всё, регулировка редуктора окончена.