454090, г. Челябинск,
ул. Красная, 4, офис 513
В зависимости от особенностей применения выделяют следующие типы устройств:
Кроме того, агрегаты можно отнести к разным группам, в зависимости от количества ступеней, расположения осей валов относительно друг друга и в пространстве, а также метода крепления.
Ступенью называют пару зубчатых колес, благодаря которым происходит преобразование крутящего момента. Число ступеней на единицу меньше количества валов. Устройство может иметь как одну ступень, так и несколько. Значительно больше преимуществ перед устройствами других типов у моделей с двумя или тремя ступенями раздвоенных либо развернутых схем, поскольку они отличаются высоким КПД и способностью выдерживать значительные нагрузки.
Валы могут располагаться вертикально или горизонтально. Вертикальное расположение способствует экономии пространства для горизонтального размещения оси двигателя – для многих агрегатов это критически важно. Например, подобная конструкция характерна для устройств с конической и червячной передачей.
Относительно осей детали могут быть расположены перекрестно, параллельно или под прямым углом. Подходящая схема определяется типом передачи:
Большинство механических редукторов имеют схожую конструкцию, однако различаются типом механической передачи.
Особенно широкое распространение получили червячные редукторы, которые передают усилие от механизма между двумя валами, пересекающимися в одной плоскости. Основной элемент конструкции – червеобразный винт, помимо него агрегат включает следующие элементы:
Причины широкой популярности агрегатов – в их достоинствах, по сравнению со многими другими типами редукторов:
При этом не исключены потери энергии, которые происходят из-за трения червяка о колесо. Кроме того, для зубчатого колеса характерен сравнительно быстрый износ, а также низкий КПД: потери могут достигать 30%. При применении устройства важно помнить, что оно должно постоянно находиться в смазанном состоянии, поскольку при трении происходит существенный нагрев элементов.
Одна из разновидностей червячного редуктора – глобоидный. Его винт отличается выпуклой формой, тогда как у других устройств она цилиндрическая. За счет подобной особенности конструкции увеличивается мощность привода. Глобоидные редукторы используются там, где важна высокая надежность – например, в приводах, которыми оснащаются пассажирские лифты. Глобоидные механизмы хорошо выдерживают переменные нагрузки, которые возникают при подъеме лифтов и их торможении.
Еще один очень популярный тип редукторов, устанавливаемый в большинство устройств, - цилиндрический. Он позволяет передавать большие мощности при впечатляющем КПД, который достигает 95%. Вращение в этой конструкции передается между соосными либо параллельными валами, а мощность определяется типоразмером устройства. Передаточное отношение определяется количеством ступеней – от передаточного числа 1,5-10 у одноступенчатого редуктора до 60-400 у трехступенчатого.
Применяется несколько схем расположения цилиндрических пар, среди них самая распространенная – развернутая. Редукторы с такой схемой достаточно универсальны, их можно использовать с унифицированными валами и другими элементами. Благодаря этому снижается себестоимость продукции, поскольку универсальность применения позволяет обеспечить массовое серийное производство.
С целью удешевления производства и ради возможности осуществлять массовый выпуск реализуется особая конструкция редуктора, предполагающая правое направление колеса и левое – зубьев шестерни для каждой ступени. Если комплектация осуществляется индивидуально при сборке агрегата в единичном экземпляре, используется следующая схема:
Такая комплектация продлит срок службы агрегата благодаря снижению нагрузки на опоры.
Редукторы, в конструкции которых использована развернутая схема, имеют удлиненную форму, а их вес несколько больше устройств, которые произведены на основе раздвоенной схемы (в среднем на 15-20%). Применение последней наиболее целесообразно для быстроходной ступени. В этом случае промежуточный вал производится как «вал-шестерня», а быстроходный перемещается в обоих направлениях благодаря плавающим опорам.
Еще одна схема – соосная. Для такой конструкции характерно совпадение осей двух валов – тихоходного и быстроходного. Редуктор, собранный на основе этой схемы, имеет практически те же габариты, что и устройства на основе развернутой схемы. Также совпадают вес агрегатов и их стоимость. При этом конструкция соосных редукторов отличается большей сложностью, поскольку снижена нагрузка на быстроходную ступень, за счет чего увеличивается ее мощность. Средний ресурс агрегата, произведенного на основе соосной схемы – от 25 тыс. часов.
Конструкция редуктора, называемого коническим, предусматривает наличие двух типов колес – оснащенных как прямыми зубьями, так и круговыми. При работе агрегата совпадают направления, в которых наклонены зубья и происходит вращение колеса. Это необходимо для того, чтобы на шестерню не воздействовало зацепление, которое образуется в результате осевой отрицательной силы. Если совпадение не обеспечено, шестерня может быть затянута в зацепление. Диапазон передаточных чисел редукторов этого типа - от 1 до 5.
Подобные механизмы представляют собой комбинацию конического устройства и цилиндрического с одной ступенью. Одна из главных особенностей устройств – значительные габариты, которые обусловлены ограниченной нагрузочной способностью. Чтобы уменьшить размеры редуктора, используется дополнительный элемент – коническая быстроходная ступень.
Что касается достоинств и недостатков этой группы устройств, то они, являясь гибридами, совмещают плюсы и минусы конических и цилиндрических агрегатов. Одна из главных особенностей устройств – большие габариты, которые обусловлены невысокой нагрузочной способностью. Чтобы уменьшить размеры конструкции, применяется дополнительный элемент – коническая быстроходная ступень.
Для крепления устройств используется три технологии:
Чтобы исключить преждевременный износ элементов, входящих в конструкцию редуктора, и выход из строя всего агрегата, используется смазка машинным маслом, которым обрабатываются зацепления и подшипники. При несвоевременной смазке не обеспечивается стабильная работа устройства, снижается мощность редуктора.
Если устройство отличается небольшой скоростью зацепления, а также умеренной мощностью, для смазки используется масляная ванна. Она предполагает, что в масло, которое будет залито в корпус, погружаются колесо, червяк и разбрызгивающее кольцо. Для смазки подобного оборудования также можно применять метод разбрызгивания.
Если устройство быстроходное и характеризуется высокой мощностью, необходимо использование насоса, который буде подавать масло из масляной ванны. Отдельно обрабатываются подшипники, для этого необходима смазка, имеющая густую либо жидкую консистенцию.