Конический редуктор

Наша компания предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в США, Южной Кореи, Канаде и Японии, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию конические редукторы по цене производителя

Конструктивные особенности

Существует два типа конических редукторов:

• узкие;
• широкие.

Под узким типом редуктора подразумевается то, что ширина зубчатого колеса будет равна четверти внешнего конусного расстояния. Передаточные числа в диапазоне 3-5, а число зубьев у шестерни 20-23. У редукторов широкого типа ширина колеса варьируется в пределах от 0,3 до 0,4 внешнего конусного расстояния. Значения передаточных чисел будут 1-2,5, а количество зубьев шестерни от 25 до 28.

На рисунке ниже изображен чертеж конического редуктора, на котором видно, что зубчатые колеса соприкасаются под определенным углом. Валы установлены на однорядные роликовые подшипники и находятся в закрытом корпусе с крышкой. В большинстве случаев, материалом для корпуса служат сталь или чугун, но встречаются модели из легких сплавов. В конструкции используются шестерни конического типа, имеющие прямые или косые зубья. Использование радиальных подшипников позволяет выдерживать большие осевые нагрузки.

По типу исполнения, конические редукторы могут содержать одну или несколько ступеней, с увеличением которых будет задействовано большее количество валов и конических пар. Самыми распространенными на сегодняшний день являются редукторы конические одноступенчатые. Благодаря двухступенчатым и трехступенчатым агрегатам получается достичь требуемого вращающего момента и реверсивного движения.

В независимости от количества ступеней, вращение к редуктору от электродвигателя передается при помощи муфты, клиноременной или цепной передачи. На рисунке ниже изображена кинематическая схема одноступенчатого редуктора.

Смазка конической пары осуществляется при помощи масляной ванны. Одна из шестеренок частично погружена в масло и при вращении перемещает часть масла на другую шестерню, с которого масла вновь капает в ванну. Во время работы агрегата часть масла попадает на внутренние стенки корпуса, в которых находятся технологические отверстия. Через них масло попадает к подшипникам и смазывает их.

1.Классификация редукторов

Редуктор общемашиностроительного назначения. Этот тип оборудования представляет собой самостоятельный агрегат, используемый в приводах машин. Его технические характеристики отвечают общим для разных применений требованиям. Конструктивно общемашиностроительные редукторы могут отличаться.

Специальные редукторы разработаны для автомобильной, авиационной и других узкоспециализированных отраслей. Из названия понятно, что агрегаты этой группы должны соответствовать специфике и параметрам конкретного применения.

Редукторы можно классифицировать по следующим признакам:

• По типам передач и числу ступеней;
• По расположению осей входного/выходного валов в пространстве и относительно друг друга;
• По способу крепления.

Классификация, основные параметры редукторов

В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).

Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.

Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.

Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.

История

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.

Принцип работы газового редуктора

По типу конструкции устройства подразделяются на два основных вида — прямые и обратные. Не углубляясь в тонкости конструкции, можно сказать, что работа газового редуктора направлена на понижение выходного давления до требуемого показателя при помощи системы мембран, пружин и клапанов. Для сжатых газов редукторы рассчитываются на входное давление до 250 атмосфер, для сжиженных — до 25 атмосфер. На выходе баллонные редукторы регулируют давление в диапазоне 1-25 атмосфер. Контроль над входным и выходным давлением осуществляется при помощи независимых встроенных манометров (1 или 2).

Достоинства и недостатки

Конструкция конических редукторов схожа с цилиндрическими, поэтому достоинства и недостатки у них схожи. Основное достоинство конического редуктора заключается в расположении шестерней или муфт под углом. Это дает возможность передать вращение от ведущего вала к ведомому, находящемуся к первому под углом в 90 градусов.

Еще одним немаловажным достоинством такого устройства является невосприимчивость к переменным и кратковременным нагрузкам. За это они часто применяются в производственных процессах с частыми запусками.

Как было сказано выше, конические редукторы имеют схожее с цилиндрическими устройство, но есть свои недостатки. К ним относятся:

• более низкий КПД;
• заедание колес происходит чаще.

Несмотря на то, что КПД такого агрегата на 10% ниже и возможны случая заедания шестерней, конические редукторы пользуются большим спросом и нашли себе применение во многих сферах.

Применение конических редукторов

• Оборудование группы А характеризуется равномерной работой, малыми инерционными массами и отсутствием ударов и вибраций.

Включает: фасовочные машины, сверлильные станки, элеваторы, упаковочные машины, винтовые конвейеры, ленточные конвейеры, подъемники, вентиляторы, миксеры, рольставни, вязальные машины, сборочные конвейеры, стиральные машины, манипуляторы.

• Оборудование группы В характеризуется неравномерной работой, средними по величине инерционными массами и средним уровнем ударов и вибраций.

Включает: гибочные машины, дозаторы, токарные станки, приводы поворотного стола, элеваторы (тяжелые), намоточные машины, смесители, машины для консервирования, шаровые мельницы, мукомольные и комбикормовые заводы, миксеры (тяжелые), смесители (тяжелые), раздвижные ворота, упаковочные машины, ткацкие машины, лебедки, бетоно-смесительные машины.

• Оборудование группы С характеризуется крайне неравномерной работой, большими инерционными массами и сильными ударными и знакопеременными нагрузками.

Включает: пресс-подборщики, машины для раскройки листового металла, дробилки, брикетировочные прессы, эксцентриковые прессы, каландры, поршневые насосы, бумагорезательные машины, галтовочные барабаны, агитаторы, рольганги, вибрационные машины, вальцы, цементные мельницы, центрифуги, измельчители.

1.2.2 Червячный глобоидный редуктор

Винт глобоидного червячного редуктора имеет выпуклую форму (в других червячных передачах он цилиндрический). Эта конструктивная особенность увеличивает передачу крутящего момента и мощность привода.

Глобоидные редукторы предназначены для использования в условиях, предполагающих высокую надежность, отсутствие обратного проскальзывания и динамических толчков на выходном валу. Чаще всего редукторы этого типа применяются в барабанных приводах лифтов: глобоидная пара адаптирована к переменным нагрузкам, возникающим при подъеме и торможении кабины, в состоянии поддерживать нормальную реверсивность при эксплуатации.

Таблица 2. Допустимые нагрузки для червячных глобоидных редукторов типа ЧГ

Типоразмеры	Номинальное передаточное число	Частота вращения червяка, об/мин
750	1000	1500
Рвх, кВт	Твых, Н м	Рвх, кВт	Твых,Н·м	Рвх, кВт	Твых, Н·м
Чг-63	10	1,2	120	1,5	—	1,9	110
12,5	1,1	130	1,3	130	1,7	110
16	1,0	150	1,2	150	1,5	130
20	0,8	150	0,9	150	1,3	130
25	0,5	125	0,6	110	0,8	110
31,5	0,4	110	0,5	110	0,6	90
40	0,3	110	0,3	100	0,5	90
50	0,2	100	0,3	100	0,3	90
63	0,1	90	0,2	90	0,3	80
Чг-80	10	2,4	250	2,8	220	3,1	170
12,5	2,0	260	2,4	240	2,6	180
16	1,6	260	1,9	240	2,1	180
20	1,5	300	1,7	260	1,8	200
25	1,0	250	1,1	220	1,5	190
31,5	0,7	220	0,8	200	1,1	180
40	0,6	220	0,7	200	0,9	180
50	0,5	210	0,5	180	0,6	160
63	0,3	200	0,4	170	0,5	150
Чг-100	10	4,3	460	4,7	380	6,3	350
12,5	3,8	500	4,0	400	5,5	380
16	3,0	500	3,6	450	4,6	400
20	2,7	550	3,2	500	3,9	420
25	2,0	500	2,3	450	3,0	400
31,5	1,4	420	1,6	380	2,1	350
40	1,2	420	1,3	380	1,8	350
50	0,9	400	1,0	350	1,3	320
63	0,7	380	0,8	320	1,1	300
Чг-125	10	8,4	900	10,4	850	12,3	700
12,5	7,1	950	8,9	900	10,0	700
16	5,6	950	7,0	900	8,5	750
20	5,3	1100	6,3	1000	7,8	850
25	4,0	1000	4,6	900	5,2	700
31,5	2,9	900	3,4	800	3,9	650
40	2,4	900	2,8	800	3,2	650
50	1,7	800	2,1	750	2,6	650
63	1,4	750	1,7	700	2,1	600
Чг-160	10	16,7	1850	20,3	1700	28,3	1600
12,5	13,9	1900	16,3	1700	22,8	1600
16	11,0	1900	13,7	1800	18,6	1650
20	9,7	2050	11,9	1900	16,5	1800
25	7,6	1950	8,6	1700	11,2	1500
31,5	5,7	1800	6,4	1550	8,2	1350
40	4,6	1800	5,1	1550	6,6	1350
50	3,6	1650	4,0	1450	5,0	1250
63	2,8	1550	3,4	1450	4,1	1200

Цилиндрические агрегаты

Наиболее распространенные варианты. Они служат на всех сферах производства промышленности, преимуществом данного вида является его простота, и отсутствие необходимости в охлаждении, поскольку нагреваться там нечему.

Такой класс ещё и имеет очень высокий коэффициент полезного действия — до 98 %! Некий АК-47 в мире машинных конструкций.

Способность выдерживать большие нагрузки снимает ограничение в сферах их использования. Они применяются как в металлорежущих станках, так и в мешалках и измельчителях.

Расчет конического редуктора

При проектировании конического редуктора необходимо определить его тип, размеры и технические характеристики исходя из требований и возможностей его эксплуатации на предприятии, а также экономичность его изготовления.

Далее будет описана последовательность расчета конического редуктора, для которого необходимо предварительно определить:

• крутящий момент;
• частоту вращения валов;
• планируемый срок работы.

Чтобы выполнить расчет потребуется специализированная литература, содержащая таблицы коэффициентов и значений, а также знание определенных формул.

Последовательность действий при расчете конического редуктора:

1. Определить передаточное число.

   U = nвх/nвых ; где

   nвх – частота вращения входного вала;

   nвых – частота вращения выходного вала.

1. Вычислить количество зубьев.Для шестерни входного вала:

   Z1=22-9lgU

   Для шестерни выходного вала:

   Z2=Z1U

   Полученные значения округляют в большую сторону до стандартного.

1. Вычислить фактического передаточное значение.

   Uф=Z1/Z2

1. Определить КПД.
   Стандартное значение 0,96

1. Произвести расчет мощности.
   Мощность на выходном валу:

   p = Tnвых/9550

   Мощность электродвигателя:

   рэл = р/КПД

   Т – крутящий момент.
   По таблицам следует выбрать электродвигатель с приближенной большей мощностью.

1. Определить твердость шестерней и материал.

   НВ =7000×√(Т/dэл)

   где dэл— диаметр вала электродвигателя.

   Полученное число округлить в большую сторону кратно 10. Выбрать материал с подходящей твердостью и записать его пределы текучести и прочности.

1. Произвести расчет допускаемых напряжений.
   Наибольшим нагрузкам при работе подвергается шестерня. Поэтому необходимо выяснить количество циклов нагружения на всем сроке эксплуатации механизма. Для этого определяем время его работы в часах:

   t = 365LKгод24Kсут

   где L – срок работы агрегата;

   Kгод– коэффициент загрузки в год;

   Kсут– коэффициент загрузки в сутки.

   Количество вращений шестерни:

   N = 60tnэлектродвигателя

   Допустимое значение контактной выносливости:

   δH×δH0/SH×KHL

   где δH0 — предельное значение контактной выносливости в МПа;

   SH – коэффициент запаса контактной прочности (равен 1,1);

   KFH — коэффициент долговечности.

   Допустимое значение выносливости на изгиб:

   δF×δF0/SF×KFL

   где δF0 — предельное значение выносливости на изгиб в МПа;

   SF – коэффициент запаса прочности на изгиб (равен 1,75);

   KFL — коэффициент долговечности.

1. Рассчитать предварительный делительный диаметр зубчатого колеса.

   dпр = 18163√(1,2T/δ2нU)
2. Вычислить предварительный модуль.

   mпр = dпр/Z1

   Полученный модуль уточнить по ГОСТу.

1. Найти внешнее конусное расстояние.

   R = (m√(Z21+Z22))/2

2. Найти диаметры вершин зубьев и делительных окружностей шестерни.

   dвнеш1 = mZ1;dвнеш2 = mZ2;dвер1 = dвнеш1+2mcosδ1;dвер2 = dвнеш2+2mcosδ2

3. Вычислить ширину колеса.

   b = 0,285R

   Полученную ширину округлить в большую сторону до стандартного значения.

1. Определить высоту зубьев.

   h = 2,2m

2. Произвести расчет валов редуктора.

   D = 3√(T/0,2τ)

   где τ — допустимое значение касательного напряжения в МПа.

1. Выбрать по размеру диаметров валов тип и размеры подшипников.
2. Произвести расчет зубчатого колеса.
3. Произвести расчет размеров корпуса.

Добиться необходимой прочности стенок корпуса агрегата и его деталей можно при помощи дополнительных ребер жесткости. Рекомендуется по возможности использовать пластмассы и другие легкие материалы, если это позволяют делать конструктивные возможности механизма. В целях экономии при создании редуктора следует выбирать материалы с более дешевой стоимостью, при условии, что это никак не скажется на его дальнейшей работе.

Конические редукторы нашли широкое применение на производстве. Несмотря на небольшие недостатки, они часто применяются в станках, поворотных механизмах и машинах. Использование таких агрегатов позволяет передать вращение под углом в 90 градусов, а также сделать реверс.

Видео

В этом видео показывается, как регулировать редуктор заднего моста. Учебное пособие. Урок 1

Учебное пособие. Урок 2

Какие виды неисправностей могут быть в автомобильном редукторе.

Как замерить люфт редуктора.

Волновые передачи

Появление и дальнейший процесс развития волновой передачи был осуществлен в далеком 1959 году. Изобретателем, а также человеком, который запатентовал эту технологию, стал американский инженер Массер.

Волновой редуктор состоит из нескольких основных элементов:

• Неподвижное колесо, имеющее внутренние зубья.
• Вращающееся колесо, имеющее наружные зубья.
• Водило.

Среди преимуществ, которые можно выделить у этого способа передачи движения, — меньшая масса и размеры устройства, более высокая точность с кинематической точки зрения, а также меньший мертвый ход. Если есть необходимость, то использовать такой тип передачи движения можно и в герметичном пространстве, не используя при этом уплотняющие сальники. Данный показатель наиболее важен для такой техники, как авиационная, космическая, подводная. Кроме того, волновой редуктор применяется и в некоторых машинах, использующихся в отрасли химической промышленности.

Примеры наших цилиндрических редукторов

Конструктивные особенности редуктора

Конструктивное исполнение – это корпус, внутри которого находятся все элементы передачи – валы, шестерни и подшипники, зубчатые колеса и другие. За счет разницы передаточных чисел сопряженных шестерен, редуктор может снижать скорость вращения выходного вала, относительно скорости входного. Благодаря этому свойству, редуктор активно используется как привод для разных двигателей и механизмов. Универсальность применения, которой обладает редуктор, предопределяет его широкое применение в промышленности.

Для работы, например, конвейера, нужны подшипники и приводные цепи, способные обеспечить движение различных транспортеров и грузовых площадок. Все конвейерные механизмы приводит в движение мотор-редуктор, представляющий собой электродвигатель, конструктивно совмещенный с центральной шестерней редуктора любого типа передачи.

Благодаря тому, что мотор-редуктор имеет простую конструкцию, он не требует постоянного технического обслуживания, а его компактные размеры позволяют закрепить на раму подъемного механизма, не занимая лишнего пространства. В редукторах высокоточного позиционирования, используются радиально-аксиальные подшипники, установленные в композитные положения, обеспечивающие плавное и бесшумное вращение вала. Редукторы разного типа устроены по своему, их валы могут находиться как в одной плоскости, так и под углом друг к другу. От этого зависит производительность редуктора и его передаточное число.

Что делает редуктор

Само по себе слово редуктор в буквальном смысле означает понижение. Соответственно, редакторы были придуманы для того, чтобы понижать частоту вращения. При этом редуктор повышает мощность крутящего момента. Как уже было сказано нами в начале статьи, редукторы используют в автомобилях. Там они нужны для того, чтобы осуществлять понижение передачи и возврат. Этот принцип хорошо можно увидеть на примере работы передач велосипеда, где роль редуктора выполняют так называемые звездочки. Отметим, что сегодня редукторы используются не только в машинах, но и во многих двигателях, а также для снижения и поддержания давления рабочей среды, в том числе газа, пара и жидкости.

Другие статьи

Входные и выходные валы редукторов

В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.

Срок службы редуктора

Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.

Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:

Тип передачи редуктора	Гарантированный ресурс в часах
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая	более 25000
Волновая, червячная, глобоидная	более 10000

2. Смазка редукторов

С целью профилактики преждевременного износа комплектующих редуктора и сокращения потерь мощности в результате трения используется смазка подшипников и зацеплений.

В редукторах небольшой мощности и невысокой скорости зацепления смазка производится методом разбрызгивания либо с использованием масляной ванны. В то же масло, которое заливается в корпус, частично погружаются червяк, колесо (зубчатое или червячное) и разбрызгивающее кольцо.

Для смазки быстроходного оборудования высокой мощности масло в зону зацепления подается насосом из масляной ванны.  Для подшипников используется смазка жидкой или густой консистенции.

4. Корпуса редукторов

Главные требования к корпусу редуктора – жесткость и прочность, исключающие вероятность перекоса валов. В современном производстве редукторов выпускаются два типа корпусов – разъемные и неразъемные.

Конструкция разъемного корпуса включает в себя основание и съемную крышку. Отдельные модели вертикальных цилиндрических редукторов имеют разъемы по 2-3 плоскостям. Чтобы предотвратить протекание масла, разъемы корпуса редуктора обрабатывают герметиком. Устанавливать прокладки между крышкой и основанием не рекомендуется, так как при фиксации крепежных болтов они деформируются. Как следствие, посадка подшипников может быть нарушена.

Неразъемный корпус чаще используется для червячных редукторов и других типов оборудования, имеющих легкий вес. В такой конструкции предусмотрена съемная крышка.

Для производства корпусов редукторов используется, главным образом, чугун марок СЧ 10-15. Листовая сталь применяется реже, как правило, при комплектации габаритного приводного оборудования по индивидуальному заказу. У стального сварного корпуса толщина стенок примерно на треть меньше, чем у чугунных редукторов. В последнее время для производства корпусов все чаще используются алюминиевые сплавы.