Гост 19624-74 передачи зубчатые конические с прямыми зубьями. расчет геометрии

Устройство редуктора

Основными элементами редуктора являются:

1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является — сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.

2.10. Кулачковые механизмы

Кулачковые механизмы (рис.
2.26) по широте применения уступают только зубчатым передачам. Их используют в
станках и прессах, двигателях внутреннего сгорания, машинах текстильной, пищевой
и полиграфической промышленности. В этих машинах они выполняют функции подвода и
отвода инструмента, подачи и зажима материала в станках, выталкивания, поворота,
перемещения изделий и др.

Кулачковые механизмы имеют ряд
преимуществ:

-возможность воспроизведения почти любого закона движения ведомого
звена;

-простота согласования работы нескольких механизмов в
машинах-автоматах;

-надежность в работе и компактность.

К недостаткам этих механизмов
следует отнести относительно быстрое изнашивание соприкасающихся поверхностей,
которое обусловлено ускоренным движением толкателя, отсутствием смазки, а также
наличием вибрации, которая возрастает с увеличением частоты вращения кулачка.

Классификация механизмов.
По характеру движения механизмы подразделяют на пространственные и плоские. В
зависимости от вида движения кулачка механизмы подразделяют на поступательные
(рис. 2.26, г, д), вращательные (рис. 2.26, а, б, в) и качающиеся. По взаимному
расположению кулачка и толкателя механизмы называют центральными и
дезаксиальными (нецентральными). По типу замыкания высшей кинематической пары их
подразделяют на пары с кинематическим и силовым замыканием.

Рис.
2.26. Кулачковые механизмы:

а, б, в –
дисковые; г, д – плоские с поступательным перемещением кулачка; е –
гиперболоидные

Силовое замыкание происходит под действием пружины, силы
тяжести груза либо реализуется гидравлическим или пневматическим способом. Оно
характерно преимущественно для механизмов, работающих с небольшими скоростями
звеньев.

Конические и цилиндро-конические редукторы

Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.

На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:

А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.

Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.

В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.

Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.

Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.

Технические характеристики

Редуктора отличаются внешне по размерам и форме. Внутреннее строение разнообразное. Объединяет их всех перечень технических характеристик, по которым они подбираются на различные машины и станки. К основным параметрам редуктора относятся:

• передаточное число;
• передаточное отношение;
• значение крутящего момента редуктора;
• расположение;
• количество ступеней;
• крутящий момент.

Передаточное число берется общее, всех передач, и одновременно указывается таблица передаточных чисел, если узел имеет 2 и более ступени. По нему подбирают узел, который преобразует вращение электродвигателя или мотора с нужное количество оборотов.

При этом важно знать величину крутящего момента на выходном валу редуктора, чтобы определить, будет ли достаточной мощность, чтобы привести в движение агрегат

Передаточное число

Основная характеристика зубчатого зацепления, по которой определяются все остальные параметры. Показывает, на сколько оборотов меньше делает колесо относительно шестерни. Формула передаточного отношения:

U = Z₂/Z₁;

где U – передаточное число;

Z₁ число зубьев шестерни;

Z₂ число зубьев зубчатого колеса.

Модуль зубьев шестерни и колеса одинаковый. Их количество напрямую зависит от диаметра. Поэтому можно использовать формулу:

U = D₂/D₁;

Где D₂ и D₁ диаметры колеса и шестерни соответственно.

Расчет общего передаточного момента определяется как произведение передаточных чисел всех пар:

U_р = U₁× U₂× … × U_n;

Где U_р передаточное число;

U₁, U₂, U_n передаточные числа зубчатых пар.

При расчете передаточного числа берется отношение количества зубьев колеса и заходов червяка.

В цепных передачах расчет передаточного числа делается аналогично, по количеству зубьев на звездочках и по диаметрам деталей.

При определении передаточного числа ременной пары количество зубьев заменяется диаметрами шкивов и все умножается на коэффициент скольжения. В отличие от зубчатой передачи, линейная скорость движения крайних точек на шкивах не равна друг другу. Зацепление не жесткое, ремень проскальзывает. КПД передачи ниже, чем у зубчатой и цепной передачи.

Передаточное отношение

При проектировании нового узла с заранее заданными характеристиками, за основу берется мощность будущего редуктора. Она определяется по величине крутящего момента:

где U₁₂ – передаточное отношение;

W₁ и W₂ – угловые скорости;

n₁ и n₂ – частота вращения.

Знак «–» указывает на обратное направление вращения колеса и вала, на котором оно находится. При нечетном количестве передач ведомое колесо крутится в противоположном направлении по отношению к ведущему, навстречу ему. При четном количестве зацеплений конических колес вращение обоих валов происходит в одном направлении. Заставить его крутится в нужную сторону можно установкой промежуточной детали – паразитки. У нее количество зубьев как у шестерни. Паразитка изменяет только направление вращения. Все остальные характеристики остаются прежними.

Крутящий момент

Определение крутящего момента на валу необходимо, оно позволяет узнать мощность на выходе редуктора, величины связаны прямо пропорциональным соотношением.

Крутящий момент входного двигателя на входе, умножается на передаточное число. Для получения более точного фактического значения надо умножить на значение КПД. Коэффициент зависит от количества ступеней и типа зацепления. Для прямозубой конической пары он равен 98%.

2.4. Волновые механические передачи

Волновая передача основана на принципе
преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого
звена механизма. Впервые такая передача была запатентована в США инженером
Массером.

Волновые зубчатые передачи (рис. 2.14) являются разновидностью планетарных
передач, у которых одно из колес гибкое.

Волновая передача включает в себя жесткое
зубчатое колесо bс внутренними зубьями и вращающееся
гибкое колесо g
c наружными зубьями. Гибкое колесо входит
в зацепление с жестким в двух зонах с помощью генератора волн (например, водила
hс двумя роликами), который соединяют с
корпусом передачи b.

Рис.
2.14. Волновая зубчатая передача

Гибкое зубчатое колесо представляет собой гибкий цилиндр, один конец которого
соединен с валом и сохраняет цилиндрическую форму, а другой конец имеет зубья.
Генератор волн служит для образования и движения волны деформации на гибком
зубчатом колесе.

Генераторы волн бывают механические, пневматические, гидравлические,
электромагнитные. Механические генераторы могут быть двухроликовыми,
четырехроликовыми, дисковыми, кольцевыми и кулачковыми. Генератор волн может
располагаться внутри гибкого колеса или вне его. Число волн – любое.

К
основным достоинствам волновых передач по сравнению с зубчатыми передачами
следует отнести:

-их меньшие массу и габариты;

-кинематическую точность;

-высокую демпфирующую способность;

-обеспечение больших передаточных
отношений в одной ступени (50…300);

-возможность передачи движения в
герметизированное пространство без применения уплотнений.

Недостатки:

-сложность конструкции;

-ограничение скорости вращения
ведущего вала генератора волн при больших диаметрах колес;

-повышенные потери мощности на
трение и на деформацию гибкого колеса (КПД составляет 0,7-0,85 при
U
= 80-250).

Волновые передачи применяют в приводах для передачи движения в герметизированное
пространство в химической, атомной и космической технике; в силовых и
кинематических приводах общего назначения с большим передаточным отношением; в
исполнительных малоинерционных быстродействующих механизмах систем
автоматического регулирования и управления; в механизмах отсчетных устройств
повышенной кинематической точности.

Соосно-цилиндрические мотор-редукторы

	Соосно цилиндрический редуктор одноступенчатый “SITI” серии MNHL (лапный) и серии MNHLF (фланцевый) имеют двух- или трехступенчатое исполнение. Это принципиально новый мотор-редуктор. Имеет современную более универсальную модернизированную форму корпуса с высоким КПД.  Комплектуется электродвигателями мощностью от 0,09 кВт до 90 кВт с крутящим моментом от 34 Нм до 13300 Нм и передаточным отношением от 5:1 до 470:1. Серия имеет следующие типоразмеры: MNHL 25, MNHL 30, MNHL35, MNHL 40, MNHL 50, MNHL 60, MNHL 70, MNHL 90, MNHL 100.
	Соосно-цилиндрический мотор-редуктор “VARMEC” серии RCV имеет современную универсальную модернизированную форму корпуса и отличается высоким КПД. Редуктор комплектуется электродвигателями, в зависимости от варианта покупки комплекта, мощностью от 0,09 кВт до 30 кВт с крутящим моментом от 1,3 Нм до 3940 Нм и передаточным отношением от 1,3:1 до 288:1.
	Соосно-цилиндрический мотор-редуктор “SITI” серии MHL (лапный) и серии MHLF (фланцевый) имеют двух или трехступенчатое исполнение. Отличаются высоким КПД, большой надежностью и длительным сроком службы в тяжелых условиях работы. Комплектуется электродвигателями мощностью от 0,09 кВт до 45 кВт с крутящим моментом от 35 Нм до 5500 Нм и передаточным отношением от 5:1 до 450:1. Серия имеет следующие типоразмеры: MHL 20, MHL 25, MHL 30, MHL 40, MHL 50, MHL 60, MHL 70.
	Редуктор цилиндрический одноступенчатый соосно-цилиндрический мотор-редуктор серии MСЦ (лапный) и серии MСЦФ (фланцевый) имеют двух или трехступенчатое исполнение. Отличаются высоким КПД, большой надежностью и длительным сроком службы в тяжелых условиях работы. Комплектуется электродвигателями мощностью от 0,09 кВт до 45 кВт с крутящим моментом от 35 Нм до 5500 Нм и передаточным отношением от 5:1 до 450:1. Серия имеет следующие типоразмеры: MСЦ(Ф) 25, MСЦ(Ф) 30, MСЦ(Ф) 40, MСЦ(Ф) 50.

2.2. Планетарные передачи

Планетарными называются передачи, содержащие
зубчатые колеса с перемещающимися осями (рис. 2.6). Передача состоит из
центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними
зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе
с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению
планет.

При неподвижном колесе 3 движение может передаваться от 1 к
Н или от Н к 1; при неподвижном водиле Н – от 1 к 3 или от 3 к 1. При всех
свободных звеньях одно движение можно раскладывать на два (от 3 к 1 и Н) или два
соединять в одно (от 1 и Н к 3). В этом случае передачу называют
дифференциальной.

Рис. 2.6.
Планетарный механизм

Планетарные передачи имеют существенные преимущества:

-нагрузка в планетарных передачах передается одновременно
несколькими сателлитами, следовательно, силы, действующие на зубья колес,
соответственно уменьшаются, что позволяет использовать колеса меньших габаритных
размеров и массы;

-в планетарных передачах рационально используются колеса
внутреннего зацепления, обладающие большой (по сравнению с колесами наружного
зацепления) нагрузочной способностью;

-равномерное распределение сателлитов по окружности приводит к
уравновешиванию радиальных сил, действующих на колеса, и, следовательно, к
разгрузке подшипников центральных колес и водила;

-применение планетарного механизма позволяет легко осуществить
компактную конструкцию соосного редуктора, т.е. такого редуктора, у которого оси
ведущего и ведомого валов совпадают

Это имеет важное значение для поршневых и
турбовинтовых авиационных двигателей. Например, при помощи так называемого
дифференциального планетарного редуктора можно от одного двигателя приводить во
вращение два соосных винта, скорости вращения которых будут изменяться в полете
в соответствии с изменением шага винта

К недостаткам планетарных передач
относятся повышенные требования к точности изготовления и монтажа.

2.5. Фрикционные передачи

Передачи, работа которых
основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями
двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами.

Для нормальной работы
передачи необходимо, чтобы сила трения
F_тр
была больше окружной силы
F_t,
определяющей заданный вращающий момент:

F_t
< F_тр.                                        
(2.42)

Сила трения

F_тр
= F_n f,

где F_n
– сила прижатия катков;

f– коэффициент трения.

Нарушение условия (2.42) приводит к буксованию и быстрому
износу катков.

В зависимости от
назначения фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи
с нерегулируемым передаточным отношением (рис. 2.15, а); регулируемые передачи,
называемые вариаторами, позволяющими плавно (бесступенчато) изменять
передаточное отношение.

                 

Рис.
2.15. Схемы фрикционных передач

Различают передачи с
параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической,
шаровой или торовой поверхностью рабочих катков; с постоянным или автоматически
регулируемым прижатием катков, с промежуточным фрикционным элементом или без
него и т.д.

Схема простейшей
нерегулируемой передачи изображена на рис. 2.15, а.
Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверхностью, закрепленных
на параллельных валах.

У лобового вариатора (рис.
2.15, б) ведущий каток А может перемещаться вдоль своей оси. При этом
передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего
диаметра d₂
ведомого диска Б. При переходе катка А на левую сторону
направление вращения диска Б изменяется – вариатор обладает свойством
реверсивности.

Область применения.
Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно
редко. Их область ограничивается преимущественно кинематическими цепями
приборов, от которых требуется плавность движения, бесшумность работы,
безударное включение на ходу и т.п.

Фрикционные вариаторы
применяют достаточно широко для обеспечения бесступенчатого регулирования
скорости в станкостроении, текстильных, бумагоделательных и других машинах и
приборах. В авиастроении фрикционные передачи не применяются. Диапазон
передаваемых мощностей обычно находится в пределах до 10 кВт, так как при
больших мощностях трудно обеспечить необходимое усилие прижатия катков.

Способы прижатия катков.
Существует два вида прижатия катков: с постоянной силой, которую определяют по
максимальной нагрузке передачи; с регулируемой силой, которая автоматически
изменяется с изменением нагрузки. Лучшие показатели получают при
саморегулируемом прижатии.

Способ прижатия катков
оказывает большое влияние на качественные характеристики передачи: КПД,
постоянство передаточного отношения, контактную прочность и износ катков.

Скольжение в передаче.
Различают три вида скольжения: буксование, упругое скольжение и геометрическое
скольжение.

Буксование наступает при
перегрузках элементов передачи. При этом ведомый каток останавливается, а
ведущий скользит по нему, что приводит к интенсивному местному изнашиванию или
задиру на ведомом катке.

Упругое скольжение
характерно для нормально работающей передачи. Участки поверхности ведущего катка
подходят к площадке контакта сжатыми, а отходят растянутыми. На ведомом катке
наблюдается обратная картина. Касание сжатых и растянутых волокон катков
приводит к их упругому скольжению, что вызывает отставание ведомого катка от
ведущего.

Геометрическое скольжение связано с тем, что окружные
скорости вращения ведущего и ведомого катков на площадке их контакта различны.
Например, в лобовом вариаторе (см. рис. 2.15, б) окружная скорость V₂
меняется с изменением R, а скорость V₁ на этой площадке
постоянна. Геометрическое скольжение является основной причиной изнашивания
рабочих поверхностей элементов фрикционных передач.

Способы определения

Существует несколько способов, как определить передаточное число редуктора:

• теоретический;
• практический;
• расчетный.

Первый, наиболее простой, способ – теоретический. Обычно, для того, чтобы узнать необходимую информацию, нужно просто заглянуть в инструкцию автомобиля, где указаны подробные таблицы. Большинство авто содержат такую информацию в Vin-номере, где она зашифрована, но ее легко узнать. Автомобили российского производства обычно имеют стандартный набор типовых моделей редукторов. Это значительно облегчает процесс замены.

Другое дела, когда необходимо заменить только отдельную часть узла. Обычно, когда автомобиль сменил нескольких владельцев, неизвестно сколько раз редуктор заменялся и какая модель установлена в данный момент. Сделать это часто достаточно легко, так как необходимую информацию стараются нанести на места, наиболее удобные для просмотра.

Практический способ определения передаточного числа редуктора более сложный и требует прямого вмешательства в механизм автомобиля. Разберем подробную пошаговую инструкцию:

1. Первое, что нужно сделать, это узнать какая модель установлена на вашем автомобиле. Существует несколько типов, которые отличаются в зависимости от типа передачи зацепления, бывают зубчатые, цепные, винтовые, гипоидные, волновые и фракционные. Передаточное число в любом случае считается как отношение скорости вращения ведомого и ведущего вала. Если вышеуказанные данные известны, придется прибегнуть к разбору узла.
2. Нужно отсоединить редуктор от корпуса и сопутствующих узлов и открыть крышку, чтобы иметь обзор конструктивных элементов. С помощью таких манипуляций можно точно узнать, от какого элемента редуктора стоит отталкиваться при расчете.
3. Затем провести расчет передаточного числа исходя из типа узла. Если передача зубчатая, то провести расчет довольно легко, в таком случае расчетный показатель равняется отношению количества зубьев ведомой шестерни к зубьяv ведущей. Нужно просто посчитать указанные параметры.
4. Если передача ременная, подсчет происходит путем соотношения диаметра ведущего шкива к ведомому, или наоборот. Расчет всегда проводиться от большего числа. При цепной передачи, нужно посчитать количество зубьев ведущей и ведомой звезды, и просчитать соотношение большей к меньшей. При червячной передаче, считается количество заходов на червяке и зубья на червячном колесе, после чего рассчитывается отношение второго полученного числа к первому.

Для этого нужно использовать специальный измерительный прибор – тахометр, с помощью которого измеряется скорость вращения приводного вала двигателя и вала, приводящего в движение колеса. Соотношение первого показателя к второму поможет точно определить передаточное число.

Можно делать это проще, посчитав крутящий момент редуктора с помощью вращения колеса. Ведущую ось нужно приподнять на опорах. Фиксируется изначальное положение колеса и ведущего вала, сделать это можно с помощью простых меток. Затем стоит вращать колеса, пока метки не совпадут и подсчитать отдельно количество оборотов вала и колеса. Для этих целей рационально воспользоваться чьей-либо помощью.

После сбора всей необходимой информации нужно поделить число оборотов ведущего вала на количество вращений колеса. Чтобы получить точный результат, нужно внимательно отнестись к каждому этапу процедуры, так как даже малейшая неточность в измерении может критично повлиять на конечный результат.

Типы редукторов

Все виды устроены по схожему принципу, разница заключается только в типе зубчатой передачи. Чаще всего встречаются цилиндрические, конические, глобоидные, комбинированные, червячные и планетарные, но последнее время конструкторы прибегают к комбинированным конструкциям, что позволяет совместить преимущества нескольких типов.

Конструкция разных типов позволяют передавать усилие между узлами, которые располагаются в различных площадях, будут они перпендикулярные (конический редуктор), параллельные (цилиндрический) или пересекающиеся валы (червячные).

Диапазон передаточного числа может разнится от в несколько единиц до нескольких тысяч, что зависит от количества ступеней. Сейчас наиболее распространены механизмы, при изготовлении которых используются нескольких ступеней. Это позволяет комбинировать несколько типов передач и добиться максимально эффективной работы. Рассмотрим основные типы.

Цилиндрический редуктор

Довольно популярные при разработке и производстве машин различного назначения. Эффективно выполняют свои функции при работе с мощными установками, при этом показывают высокий КПД, превышающий 90 %. Чаще всего используется при работе параллельных и сносных валов. Может применяться с различным количеством ступеней, от которых зависит передаточное число, оно может колебаться от 1,5 до 400.

Червячный редуктор

Имеют довольно простую конструкцию, из-за чего обрели широкую популярность. Одним из плюсов также является низкая стоимость в сравнении с аналогами. Количество ступеней обычно ограничивается одной или двумя. При этом диапазон передаточного числа червячного редуктора может находиться в диапазоне от 5 до 10000, которую можно рассчитать по специальной формуле. Недостатком этого типа является низкий КПД и ограниченные мощности силовых установок, с которыми он работает. Состоит из зубчатого колеса и цилиндрического, реже глобоидного, червяка в виде винта.

Планетарный редуктор

Особый тип, который выгодно отличается от аналогов, имея ряд преимуществ. Благодаря чему получил широкое распространение в тяжелом машиностроении. Конструкция этой модели позволяет добиться высокого передаточного числа при работе с мощнейшими силовыми установками. При этом его размеры могут быть значительно меньшими, чем габариты аналогов. Механизм назван планетарным, из-за специфического расположения конструкционных элементов, к которым относятся: сателлиты, водило, солнечная и кольцевая шестерни.

Передача усилия происходит через вал на солнечную шестерню, которая находится в зацепе со всеми сателлитами. В это время кольцевая шестерня находится в статичном положении. Модель отличается высоким КПД, и работой в диапазоне передаточного числа от 6 до 450.

Выбор типа узла всегда основывается на конструкционных требованиях к механизму, при этом выбором модели должен заниматься квалифицированный конструктор. Первое что нужно определить — какой тип передачи нужен, оптимальный размер механизма, рассчитать осевые нагрузи на валах и температурный режим работы.

От количества ступеней выбранного механизма напрямую зависит передаточное отношение. Одноступенчатые применяются для выполнения простых функций, обычно это червячный тип. Сейчас чаще можно встретить комбинированные типы передач, что позволяет значительно расширить функционал узла.

В качестве входных и выходных валов применяются стандартные прямые валы, изготовлены в форме тел вращения. От их качества напрямую зависит качество работы всего механизма, так как на них действуют множество внешних нагрузок различных типов.

Очень важно своевременно менять сальники и масло. Постоянные профилактические работы обеспечат стабильную работу и обезопасят от внезапных поломок

Для контроля уровня масла имеется специальное смотровое окно, что позволяет вовремя пополнять необходимый объем.

В целом, самостоятельно рассчитать передаточное число, подобрать подходящую модель и провести замену (ремонт) редуктора не составит труда. Главное соблюдать рекомендации специалистов и технические инструкции, указанные производителем.

Классификация редукторов

На сегодняшний день типы редукторов классифицируются на основе:

• типа механической передачи;
• расположения элементов в пространстве;
• конструктивных особенностей.

В зависимости от расположения элементов они бывают вертикального и горизонтального исполнения. Среди различных типов можно выделить традиционные механические и мотор-редукторы (с дополнительно установленной двигательной установкой).

Основная, общепринятая классификация редукторов разработана в зависимости от типа передачи и по форме шестерен:

Цилиндрический и конический редуктор

В основе таких моделей используются конические и цилиндрические передачи. Данный тип прямого редуктора характеризируется высоким уровнем КПД (более 80%, в зависимости от количества зубьев). Еще одним преимуществом является практически полное отсутствие нагрева из-за отсутствия нагревающихся элементов. Это позволяет добиться простоты механизма, отсутствия необходимости в дополнительных мерах охлаждения. Данный тип получил высокую популярность благодаря надежности и долговечности.

Планетарный

Отличается от большинства других видов схемой расположения элементов. В его основе лежит планетарная передача. Основной ее функцией можно назвать преобразование поступающего момента. Подобные модели отличаются компактностью благодаря тому, что рабочие элементы находятся в одной геометрической оси, чего нельзя встретить в стандартных механизмах. Широко распространены в сфере приборостроения и машиностроения. Они позволяют комбинировать преимущества цилиндрических и червячных.

Позволяют также добиться оптимального соотношения производительности, компактности, надежности и долговечности.

Червячный

В основе этого вида лежит червячная передача, которая позволяет использовать его для различных целей. Использование этой модели помогает преобразовывать как прямой, так и угловой крутящий момент. В основе конструкции лежит спиралевидный винт, который формой напоминает червяка, из-за чего он получил свое название. Используется довольно редко, так как не отличается надежностью и высокой производительностью. В некоторых случаях при повышении нагрузки может выйти из строя. Несмотря на свои недостатки, он прочно занял свое место в машиностроении, так как является незаменимым при передаче усилия между перпендикулярно расположенными валами.

Волновой

Имеет особенный характеристический размер и тип конструкции, в основе которой лежит неподвижный корпус с нарезанными зубьями. Внутри корпуса расположен гибкий элемент, усилие на которые передается ведущим валом, соединенным с ним. Гибкий элемент изготовлен в виде овала, благодаря чему при движении внутри корпуса создает волнообразные движения.

Данный тип отличается высокой производительностью, имея высокое передаточное отношение, достичь которое невозможно с помощью других моделей

Отличается компактными размерами, что особо важно для использования в точном машиностроении

Следует отметить, что современные тенденции машиностроения требуют особых характеристик от редукторов. Из-за этого все большего распространения получают комбинированные модели. Цилиндрические модели дополняют коническими горизонтальными передачами. Червячные дополняются дополнительными валами, а также некоторые модели оснащаются дополнительными моторами.

Различные виды мотор-редукторов получили широкое распространение благодаря тому, что в одном механизме объединяют еще и электродвигатель и все необходимые дополнительные элементы.

2.1. Зубчатые передачи

Зубчатой передачей
называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются
зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным
звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.

Зубчатая передача состоит из двух
колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим
числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.

Термин «зубчатое колесо» является
общим. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, а параметрам колеса – 2.

Основными преимуществами зубчатых
передач являются:

-постоянство передаточного числа (отсутствие проскальзывания);

-компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами;

-высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени);

-большая долговечность и надежность в работе (например, для
редукторов общего применения установлен ресурс ~ 30 000 ч);

-возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с),
мощностей (до десятков тысяч кВт).

Недостатки:

-шум при высоких скоростях;

-невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;

-необходимость высокой точности изготовления и монтажа;

-незащищенность от перегрузок;

-наличие вибраций, которые возникают в результате неточного
изготовления и неточной сборки передач.

Классификация зубчатых передач.
По расположению осей валов различают передачи с параллельными (рис. 2.1, а – в,
з), с пересекающимися (рис. 2.1, г, д) и перекрещивающимися (рис. 2.1, е, ж)
геометрическими осями.

По форме могут быть
цилиндрические (рис. 2.1, а – в, з), конические (рис. 2.1, г, д, ж),
эллиптические, фигурные зубчатые колеса и колеса с неполным числом зубьев
(секторные).

По форме профилей зубьев
различают эвольвентные и круговые передачи, а по форме и расположению зубьев –
прямые (рис. 2.1, а, г, е, з), косые (рис. 2.1, б), шевронные (рис. 2.1, в) и
круговые (рис. 2.1, д, ж).

В зависимости от относительного
расположения зубчатых колес передачи могут быть с внешним (рис. 2.1, а) или
внутренним (рис. 2.1, з) их зацеплением. Для преобразования вращательного
движения в возвратно поступательное и наоборот служит реечная передача (рис.
2.1, е).

Зубчатые передачи эвольвентного профиля широко
распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Они
применяются в исключительно широком диапазоне условий работы. Мощности,
передаваемые зубчатыми передачами, изменяются от ничтожно малых (приборы,
часовые механизмы) до многих тысяч кВт (редукторы авиационных двигателей).
Наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами, как
наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надежные и малогабаритные.
Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда
это необходимо по условиям компоновки машины.

Рис. 2.1.
Зубчатые передачи