Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Механический редуктор

Механический редуктор

Механи́ческий реду́ктор (от лат.  reducere «уменьшать») — механизм по передаче мощности вращением, главной функцией которого является редукция, то есть, снижение усилия, необходимого для привода устройства, преобразующего передаваемую мощность в полезную работу. Каноническим видом механического редуктора является пара взаимозацепленных цилиндрических шестерён, из которых ведущая шестерня меньшего размера, а ведомая — большего.

Содержание

Как это работает [ править | править код ]

Работа любого редуктора подпадает под действие Золотого правила механики: редуктор практически не изменяет передаваемую вращением мощность (с поправкой на КПД), а лишь взаимообратно изменяет две её составляющие — крутящий момент и угловую скорость. Величина изменения определяется передаточным отношением. При этом редукция усилия предполагает, что крутящий момент на входе в редуктор будет меньше, чем на выходе с него, а угловая скорость, соответственно, наоборот — на входе будет больше чем на выходе. Передаточное отношение любого подобного редуктора больше единицы, а сам термин «редуктор», упомянутый без каких-либо дополнительных определений к нему, подразумевает именно редуктор подобного плана.

В редких случаях (в основном, из компоновочных соображений) в технике применяются редукторы с передаточным отношением меньше единицы. Такой редуктор в русскоязычном речевом обиходе называется «повышающим редуктором». Определение «повышающий» здесь происходит как от факта повышения усилия, необходимого для привода конечного устройства, так и от повышения угловой скорости ведомой шестерни в таком редукторе. Формально, исходя из этимологии термина «редуктор», термин «повышающий редуктор» есть оксюморон, но фактически распространённого синонима в русском языке нет, а, возможно, более подходящий сюда термин «мультипликатор» в обиходе практически не используется и малопонятен. При этом такой термин как «повышающая передача» официально зафиксирован ГОСТ-ом и правомерно присутствует в инженерно-техническом лексиконе.

Классификация и характеристики редукторов [ править | править код ]

Классификация редукторов по ГОСТу [ править | править код ]

Редукторы классифицируются в зависимости от:

  1. вида применяемых зубчатых передач в кинематической схеме; [1]
  2. числа ступеней редукции; [1]
  3. взаимного расположения геометрических осей входного и выходного валов; [2]
  4. способа крепления редуктора [2]

Основные характеристики редукторов [ править | править код ]

  1. общее передаточное отношение;
  2. величина номинального крутящего момента на тихоходном валу;
  3. максимально возможная частота вращения.

Корпуса редукторов [ править | править код ]

В серийном производстве широко распространены стандартизованные литые корпуса редукторов. Чаще всего в тяжёлой промышленности и машиностроении применяются корпуса из литейного чугуна, реже из литейных сталей. Когда требуется максимально облегчить конструкцию применяют легкосплавные корпуса. На корпусе редуктора чаще всего имеются места крепления — лапы и/или уши, за которые перемещают и/или крепят редукторы к основанию. На выходе валов располагают уплотнения (сальники) для предотвращения вытекания масла. На корпусах редукторов зачастую располагают конструкционные элементы, предотвращающие увеличение давления внутри редуктора, возникающее от нагрева редуктора при его работе.

В штучном производстве широко используются сварные корпуса, позволяющие получать индивидуальные конструктивные решения.

Передаточное отношение [ править | править код ]

Общее передаточное отношение всех редукторов, задействованных в конкретной кинематической цепи, равно произведению их передаточных отношений.

Редуктор со ступенчатым изменением передаточного отношения называется коробкой передач, с бесступенчатым — вариатор.

Назначение и применение цилиндрических соосных редукторов

Назначение и применение цилиндрических соосных редукторов

На предприятиях различных сфер специализации, «трудятся» сотни узлов, станков и механизмов, требующих высокой скорости вращения валов. Однако также часто требуется снизить частоту вращения вала и повысить усилие. Прямое подключение к приводу электродвигателя такого результата не даст. Для преобразования скорости в усилие используют редукторы. В этой статье мы рассмотрим конкретный вид этих механизмов, носящих имя соосных. Итак, соосный редуктор это особый тип передачи, в которой быстроходный и тихоходный валы лежат на одной линии.

Читайте так же:
Как правильно залудить провода

Эта конструктивная особенность обеспечивает соосные редукторы рядом уникальных преимуществ, а в частности:

высоким показателям КПД;

настройкой вращения вперед и назад;

способностью работать при разном уровне интенсивности нагрузок, частоте включений режимов.

Помимо всего прочего, данный тип передач весьма универсален, и может применяться повсеместно, кроме взрывоопасных зон.

Как мы уже отметили, особенностью устройства соосных решений является размещение на одном валу редуктора и мотора. Мы разобрались с тем, что такое соосный редуктор, и теперь рассмотрим внутреннюю градацию этих механизмов.

Разновидности соосных редукторов

К соосным моделям относятся планетарные, цилиндрические и волновые передачи.

Цилиндрический приводной механизм производится в двух типовых исполнениях: с горизонтальным и вертикальным размещением валов.

Планетарные передачи состоят из центральной и вспомогательных шестерней. Классифицируются в зависимости от количества ступеней (одно-, двух-, трехступенчатые).

Волновые – наиболее специфическая группа механизмов, состоящая из шестерней и роликовых генераторов волн. Основным элементом, задающим движение выступает деформируемое колесо, на которое воздействует генератор волн

Если внимательно разобрать назначение работы редуктора каждого конструктивного подвида, то больше всего слабых мест мы обнаружим у цилиндрических моделей. В числе минусов: небольшое передаточное число в диапазоне одной ступени, жесткая и шумная работа, если сравнивать с червячными редукторами. Для использования механизма в схеме с большими мощностями, потребуется устройство плавного пуска, а это дополнительные затраты.

Применение двухступенчатых моделей соосных редукторов

Несмотря на недостатки именно цилиндрические модели соосного типа получили широкое распространение и стали незаменимыми агрегатами для многих сфер промышленности и производственного сектора. Повышенным спросом пользуются двухступенчатые версии цилиндрических передач. Благодаря разнице передаточных величин вращения, можно настроить требуемую скорость и мощность на выходном валу при относительно невысокой мощности электродвигателя.

Данный эксплуатационный плюс отлично демонстрируют подъемные краны повышенной грузоподъемности. Подъем, опускание груза, перемещение в пространстве, осуществляется за счет непосредственного участия редукторов.

Перед тем, как продолжить ответ на вопрос, где используется цилиндрический соосный редуктор, вспомним о том, что данный тип передач способен обеспечить поддержку высокого крутящего момента на выходном валу. Некоторые модели выдают крутящий момент на уровне 53100 Н/м. При установке дополнительного маховика на валу, можно выйти за границы предельной нагрузки. Так делают для настройки:

Гильотинных ножниц повышенного разрезного усилия

Молотов, штамповочного оборудования;

Но здесь стоит подчеркнуть, что режим работы редуктора непосредственно связан с мощностью и типом двигателя. К примеру, электродвигатели, за счет мягкого пуска и торможения не оказывают столь сильного воздействия на износ зубьев, но и не могут выдать всю мощность крутящего момента через несколько секунд после запуска, как это делают двигатели внутреннего сгорания.

Читайте так же:
Выбор сварочных материалов для сварки

Как вы уже поняли, кузнечно-прессовальное и прокатное оборудование не сможет функционировать без редукторного узла. В этих отраслях востребованы самые разные типы передач. Так, прямозубые вариации устанавливают на краны. Шевронные решения повышенной мощности, являются основной движущей силой кривошипных прессов, манипуляторов, вальцовых линий.

В правильные и прокатные станы ставят так называемые клети – многоступенчатые редукторы с несколькими выходными валами. Маленькие передачи можно встретить в электроинструменте, таком как фрезы или болгарки.

Конструктивные особенности цилиндрических соосных агрегатов

Чтобы объяснить популярность цилиндрических моделей, нужно заглянуть внутрь корпуса. Внутри соосно цилиндрический редуктор применение которого мы рассмотрели выше, состоит из:

ведущего и ведомого вала;

Все это заключено в толстый чугунный корпус и прикрыто крышкой. В одноступенчатых моделях в зацепление вступает одна пара деталей – колесо и шестерня. В двухступенчатых моделях количество деталей возрастает, появляются промежуточные оси.

Краткие характеристики цилиндрических агрегатов: максимальное передаточное значение для одной пары деталей – 6,5. Общее передаточное значение на многоступенчатой модели способно достичь 70. Коэффициент полезного действия достигает 98-99%. По этому показателю данный тип мотор редукторов находится на первом месте, опережая червячные модели.

К сожалению, недостатки также имеются. Так как в цилиндрических моделях отсутствует торможение, в определенных эксплуатационных условиях их можно применять только при наличии дополнительного усиленного тормоза.

Характерной проблемой для всех зубчатых передач выступает отсутствие защитных механизмов. В случае перегрузки, зуб просто ломается. Иногда используют шпонки, но они подбираются без точного запаса прочности. Замена сломанной детали – весьма дорогостоящее мероприятие, особенно если учесть, что некоторые элементы отдельно не продаются, и их приходится делать на заказ. Так как зуб постоянно стирается, растет расстояние между поверхностями. Менять расстояние, как в реечных и червячных узлах, нельзя, поэтому для поддержания редуктора в рабочем состоянии, приходится периодически заменять шестерни.

Обзор мотор-редукторов: какие бывают и где применяются 7 дек. 2021

Кинематические схемы цилиндрических редукторов

Цель работы:Ознакомится с конструктивными особенностями и кинематическими схемами редукторов. Научиться выполнять расчет зубчатого цилиндрического редуктора.

Теоретическое обоснование.Редуктором (цилиндрическим) называют механизм, который преобразует высокую угловую скорость вращения входного вала в низкую на выходном валу. При этом крутящий момент на выходном валу возрастает пропорционально уменьшению скорости вращения.

Редуктор (цилиндрический) состоит из корпуса, в котором расположены зубчатые колеса, валы, подшипники валов, системы их смазки и др. Наличие корпуса обеспечивает безопасность, хорошую смазку и, следовательно, высокий КПД, в сравнении, например, с открытыми передачами.

Цилиндрический редуктор – самый распространенный тип редукторов за счет простоты передачи и максимального КПД. Основу редуктора составляют зубчатые передачи – прямозубые цилиндрические или конические или косозубые. Редуктор может состоять из одной или нескольких ступеней. Число ступеней выбирается исходя из требуемого передаточного отношения – чем оно выше, тем большее число ступеней необходимо.

Описание и принцип работы:

Цилиндрический редуктор представляет собой одну или несколько последовательно соединенных цилиндрических передач, заключенных в общий корпус. Редуктор имеет входной и выходной валы, которые посредством муфт или иных соединительных элементов соединяются с двигателем и рабочей машиной соответственно. В свою очередь цилиндрическая зубчатая передача представляет собой пару зубчатых колес, находящихся в зацеплении друг с другом.

Читайте так же:
Диаметр основной окружности зубчатого колеса

Когда к входному валу прикладывается вращающий момент, он, как и закрепленное на нем зубчатое колесо, приводится в движение. Посредством цилиндрической передачи усилие передается от колеса входного вала к колесу, находящемуся с ним в зацеплении. Колеса изготавливаются разных диаметров и с разным количеством зубьев, причем колесо с меньшим числом зубьев называется шестерней, а с большим – колесом. Вращающий момент последовательно передается с входного вала на промежуточный, а с промежуточного на выходной (в случае двухступенчатого редуктора).

Кинематические схемы цилиндрических редукторов

Одноступенчатые горизонтальный редуктор с цилиндрическими прямо- или косозубыми колесами. Передаточное отношение i = 2. 6,3. Обеспечивает передачу вращающих моментов (на тихоходном валу) величиной от 250 до 4000 Нм.

Двухступенчатый горизонтальный редуктор с цилиндрическими колесами по развернутой схеме. Диапазон передаточных отношений i = 8. 40. Достоинство – небольшая ширина редуктора. Недостаток – нагрузка между подшипниками распределяется неравномерно, создается концентрация нагрузки по дайне зубьев колес.

Двухступенчатый горизонтальный редуктор с раздвоенной быстроходной ступенью. Нагрузка на подшипники распределяется более равномерно, чем в вышеназванном редукторе. Зубчатые колеса раздвоенных ступеней выполняются косозубыми и противоположно направленными винтовыми линиями.

Двухступенчатый горизонтальный редуктор с цилиндрическими колесами по соосной схеме. Передаточное отношение i = 8. 50.Достоинство –небольшие габариты по длине. Недостатки – увеличение габаритов по ширине, сложность конструкции.

Трехступенчатый горизонтальный редуктор с цилиндрическими колесами по развернутой схеме. Обеспечивает на тихоходном валу передачу вращающего момента величиной от 1000 до 4000 Нм в диапазоне передаточных отношений i=45. 200.

Порядок выполнения работы:

1. Изобразить кинематическую схему редуктора.

2. Определить значение общего числа u:

u =

u = 3,8 3,8 3,8=54,8.

;

;

;

3. Определить частоту вращения вала электродвигателя:

Об/мин;

4. Определить допускаемое контактное напряжение на шестерне:

.

= =1,97.

5. Определить значение крутящего момента на быстроходном валу:

= =834586

6. Определить значение мощности электродвигателя :

10,6 кВт.

1) .

2) Определить отклонение частоты вращения от требуемой

2,9 %.

3) Определить модуль зацепления m:

4) Определить расчетные геометрические параметры всех зубчатых колес:

а) делительный диаметр шестерни ;

б) диаметр вершин зубьев шерстен ;

в) диаметр впадин зубьев шестерни

;

г) делительный диаметр колеса

д) диаметр вершин зубьев колеса

е) диаметр впадин зубьев колеса

ж) межосевое расстояние

Исходные данные

ПараметрыОбознВеличина
Пример расчетаВариант №1Вариант №2Вариант №3
Срок службы, гL
Частота вращения на выходном валу, об/минn1
Число зубьев на 1-ом зубчатом колесеz1
4.Число зубьев на 2-ом зубчатом колесеz2
5.Число зубьев на 3-ом зубчатом колесеz3
Число зубьев на 4-ом зубчатом колесеz4
Число зубьев на 5-ом зубчатом колесеz5
Число зубьев на 6-ом зубчатом колесеz6
Модуль зацепления на первой ступени, ммm11,51,61,31,4
Модуль зацепления во второй ступени, ммm21,51,61,31,4
Модуль зацепления в третьей ступени, ммm31,51,61,31,4
Число часов работы в сутки, чt
Межосевое расстояние, ммaw
Мощность двигателя, кВт
Диаметр вершин зубьев 1-го колеса, ммda1
Диаметр вершин зубьев 2-го колеса, ммda2
Читайте так же:
Как разрезать автомобильное стекло

Контрольные вопросы.

1. Назначение, устройство и классификация редуктора.

2. Чем объясняется преимущественное применение в современных редукторах косозубых и шевронных передач? Какими преимуществами и недостатками характеризуется одинаковое и различное направление зубьев шестерни и колеса на промежуточном валу редуктора?

3. Чем объясняется то, что ширина венца шестерни принимается на 3…5 мм больше ширины венца колеса?

4. Какие способы смазки применяют для редукторов? От чего зависит выбор способа смазки?

Промышленные редукторы

Промышленный редуктор — это редукционный механизм, для преобразования крутящего момента и частоты вращения привода путем зацепления зубчатых передач. Увеличения момента кручения и снижение угловой скорости происходит за счет разности диаметров и количества зубьев, ведущих и ведомых шестеренных колес. Механический редукторы промышленного назначения применяются в конструкции приводов подъёмно-транспортного оборудования, конвейеров, шнеков, прессов и других механизмов.

Каталог

Ц2У (1Ц2У), Ц2У-Н (1Ц2У-Н) и Ц2Н, РМ, РЦД, Ц2, ГПШ, ЦДН

В, ВК, ВКУ, Ц3ВК и Ц3ВКФ, А-400

Устройство редукторов и особенности конструкции

Из чего состоит? В основу конструкции механических редукторов входят корпус, зубчатые колеса, валы, вал шестерни, подшипники, крышки подшипников, прокладки, монтажные уплотнители. Корпус выступает в роли защитного буфера. Предотвращает от механических повреждения деталей, снижает уровень шума. Внутреннее строение корпуса предусматривает посадочные места для валов и подшипников. Подробное устройство механического редуктора с наименований деталей смотрите на сборочном чертеже.

Принцип работы

Принцип работы промышленного редуктора осуществляется путем передачи вращения от одного вала к другому посредством взаимодействия зубчатых колес. Увеличение крутящего момента обратно пропорционально изменению угловой скорости — определяется передаточным числом.

Передаточное число – это отношение количества зубьев между ведущим и ведомым шестеренным колесом. При использовании многоступенчатой передачи, общее передаточное число редуктора определяется сумой передаточных чисел каждой ступени.

Скорость вращения выходного вала будет равна, частоте вращение подключенного привода, разделенного на общее передаточное значения механического редуктора.

Классификация механических редукторов

Каждая из моделей промышленных редукторов обладает разными техническими характеристиками и сферой применения. Механические редукторы промышленного назначения различаются между собой по:

  • Типу передачи
  • Количеству ступеней
  • Монтажному исполнению

Ниже рассмотрим наиболее востребованные виды редукторов механического типа.

Типы передач

Цилиндрическая – наиболее распространенный тип зубчатой передачи редуктора, используются в приводах промышленных машин с повторно-кратковременными и длительными режимами работы. К достоинствам цилиндрических передач можно отнести высокий КПД, низкий нагрев, способность выдерживать высокие нагрузки, износоустойчивость и долгий срок службы.

Цилиндрические передачи классифицируются по виду зацепления:

  • прямозубая,
  • косозубая,
  • шевронная,
  • зацепление Новикова
  • передача с внутренними зацеплениями.

Коническая – применяется для передачи вращающего момента под углом, когда оси ведущего и ведомого колеса пересекаются. В отличии от цилиндрических обладает более сложным строением. В большинстве случаев выполняются с углом пересечения осей валов, равным 90º. Конические шестеренные колеса выполняются:

  • с прямыми,
  • тангенциальными,
  • круговыми зубьями.

Выбор типа зубьев определяется окружной скорость. Прямые зубья применяются при окружных скоростях до 3 м/с, с тангенциальными до 12 м/с, с круговыми до 30 м/с. При увеличении окружной скорости передачи повышается требования к точности изготовления шестерных колес. Достоинства: повышенная безопасность в ходе эксплуатации редуктора, отсутствие шума при работе, длительный срок эксплуатации, прост в ремонте и техобслуживании, высокая несущая способность. Недостатками являются стоимость изготовления зубастых колес, повышенный шум в работе, нет функции самоторможения.

Читайте так же:
Вышка для работы на высоте

Червячная – механическая передача, осуществляющая передачу вращения между валами редуктора путем скрещивания червяка и червячного колеса. Состоит из зубчатого бронзового колеса и стального червячного вала. Тихоходный вал может устанавливаться в горизонтальном и вертикальном положении. Два варианта расположения червяной пары – под колесом и над колесом.

Направление линии витка

кол-во заходов резьбы

форма винтовой поверхности резьбы

— с архимедовым профилем

— с конволютным профилем

— с эвольвентным профилем

К преимуществам данного типа относят широкий диапазон придаточного значения, компактность и легкость в монтаже, низкий уровень шума, самоторможение и плавность хода. К недостаткам относятся повышенный износ, низкий КПД и нагрев, – т.к. зацепление происходит по всей плоскости соприкосновения. Различают по следующим признакам:

  • цилиндрический – червяк имеет прямолинейный профиль витка в осевом сечении. Форма торцевого сечения – форма архимедовой спирали.
  • глобоидный – червяк имеет вогнутую форму;

Количество ступеней и передаточные числа

Величина изменение угловой скорости зависит от передаточного числа редуктора. Для большего охвата диапазона передаточных чисел производятся: одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые и многоступенчатые редукторы.

В конструкции одноступенчатых редукторов с цилиндрической передачей используется вал-шестерня и шестеренное колесо с разным количеством зубьев. При производстве с двумя и более ступенями, передаточное число является сумой соотношения количества зубьев каждой ступени.

В конструкции червячных передач, рабочим механизмом выступает червячный вал и червячное бронзовое колесо. Передаточное значение червячной передачи зависит от количества зубьев колеса и числа заходов червяка.

Также существуют комбинированные передачи, которые включают в себя несколько видов зацеплений, к ним можно отнести коническо-цилиндрическию и коническо-червячную.

Как определить передаточное число редуктора?

Передаточное значение, одноступенчатого редуктора можно рассчитать по формуле:

Nвх — количество оборотов входного вала, об/мин;

Nвых — количество оборотов выходного вала, об/мин

Полученное значение округляется до передаточного числа из типового ряда для каждого из типов редукторов.

Расчет номинального значения передаточного значения двухступенчатых редукторов производится следующим образом:

  • Сосчитать количество зубьев шестерни и вала первой ступени.
  • Разделить кол-во зубьев шестерни на кол-во зубьев вала.
  • Идентичные действия (указанные в п.п. 1 и 2) проводим с зубьями шестерни и вала второй ступени.

Значения полученные в результате деления, умножаются друг на друга. Число, полученное после деления, округляется до передаточного числа из типового ряда механического редуктора. Для вычисления номинального значения у трех и более ступенчатых редукторов действия, приведенные в п 1 и п 2 применяются к каждой из ступеней. Полученные значения перемножаются между собой.

Как определить количество ступеней редуктора

Количество ступеней можно определить по типу редуктора, исходя из значений передаточных чисел, приведенных в таблице.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector