Виды редукторов: назначение, устройство, типы

Как выбрать редуктор?

Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.

Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:

где:M2 — выходной момент на валу редуктора (Н/М)P1 — подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)Rd — динамический КПД редуктора (%)n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)

Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.

где:n1 — частота вращения быстроходного вала (об/мин)n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)i — передаточное отношение редуктора

Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.

где:M2 max — максимально допустимый момент (паспортное значение)M2 — номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)

Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.

При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час — сервис фактор может выбираться: sf = 1.

При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час — сервис фактор выбирается: sf = 1,5.

При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.

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.

Конструкция №3

Редуктор конический одноступенчатый с углам между осями валов, не равным 90º. Редуктор имеет ограниченное применение. При большой нагрузочной способности зацепления и значительной частоте вращения быстроходного вала применяется конструкция подшипникового узла исполнения II. Роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами воспринимают радиальную нагрузку, а радиальный шарикоподшипник, установленный в стакане с зазором, осевую нагрузку.

В подшипниковом узле исполнения III конические подшипники установлены «врастяжку». При сборке конической передачи регулируются вначале подшипники — осевым перемещением внутреннего кольца подшипника с помощью круглой гайки, а затем зацепление перемещением вала-шестерни в осевом направлении путем изменения толщины набора тонких металлических прокладок между корпусом и фланцем стакана.

Цилиндрические мотор-редукторы

Распространенные неисправности

Поломки редуктора можно избежать при правильной его эксплуатации и регулярном уходе. Следует внимательно изучить паспорт. В нем указаны виды технического обслуживания и их периодичность. Надо регулярно менять масло, постоянно доливать его. Соблюдения режима работы позволит сохранить агрегат целым.

Основная неисправность редуктора связана с его перегревом. Это происходит при отсутствии смазки и использовании масел других марок. В противном случае агрегат перегревается, зубчатое зацепление может заклинить.

Подшипники имеют свой запас прочности. Их период эксплуатации указан в паспорте. Если вовремя не поменять на новые, узлы начинают рассыпаться. Шарики выпадут, и вал начнет вращаться с большим усилием, рывками.

Между корпусом и крышками: верхней и боковой, по плоскости разъема, при сборке закладывается герметик. Он не позволяет маслу вытекать наружу. Если его вовремя не менять, жидкость потечет со всех разъемов.

Перегрузки, резкое включение приводит к разрушению зуба. Когда передаточный механизм не соответствует двигателю, он долго не выдержит.

Правила эксплуатации редукторов

Обязательным условием исправной работы конических редукторов является смазка. Для выбора типа смазки (консистентная смазка, смазка маслом или циркуляционная смазка) решающим параметром является периферийная скорость конических зубчатых колес. Для гарантии бесперебойной работы редуктора необходима смазка, соответствующая условиям применения. Для низкооборотных редукторов с периферийной скоростью конических зубчатых колес до 4 м/с, в особых условиях эксплуатации до 8 м/с, обычно используется синтетическая консистентная смазка. Конические редукторы с консистентной смазкой практически не требуют обслуживания. Для работы в одну смену достаточно проверки через 15000 часов. Интервалы замены смазки должны соблюдаться в соответствии с правилами инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию.

Для конических редукторов можно использовать как густую, так и жидкую смазку. Редуктор, предназначенный для работы с жидкой смазкой, обычно поставляется сухим, т.е. без смазки. Перед вводом в эксплуатацию необходимо заполнить редуктор маслом и установить сапун, который поставляется отдельно

Обратите внимание на указанное количество смазки для заполнения редуктора на информационной этикетке. Первая замена масла рекомендуется через 500 часов работы, дальнейшие замены масла через каждые 3000 часов работы

Расположение и конструкция смазочной арматуры должны быть определены до поставки, например, сторона редуктора, где будет установлено смотровое окно, сливная пробка и т.п. Объем заливаемого масла меняется в зависимости от положения установки редуктора, что необходимо учитывать при пуске редуктора в эксплуатацию. Так же оговариваются версии специальных смазочных материалов, например пищевые масла, одобренные USDA-H1 или низкотемпературные сорта смазки.

В случае применения циркуляционной смазки из-за необходимого охлаждения масла или очень высоких скоростей, пожалуйста, проконсультируйтесь с производителем редуктора.

Большое влияние на дальнейшую работу конического редуктора оказывает правильный монтаж и техническое обслуживание

При установке редуктора необходимо обратить особое внимание на выравнивание валов по отношению друг к другу. Неточное выравнивание валов приводит к перегрузке подшипников и, следовательно, к сокращению срока службы конического редуктора

Редуктор должен быть установлен таким образом, чтобы избежать смещения или вибрации. Крепежные винты должны быть тщательно затянуты — динамометрическим ключом. Перед установкой крепежа контактные поверхности должны быть хорошо очищены. Соединительные муфты на валах редуктора должны устанавливаться и удаляться с помощью съемников. В случае особых условий рекомендуется использовать различные монтажные принадлежности для конических редукторов. Например, редуктор крепится с помощью специальных монтажных планок, что облегчает установку. Эти планки можно закрепить на любой стороне редуктора. В комплект входят 2 планки и 4 крепежных винта.

Перед отгрузкой с завода все конические редукторы подвергаются короткому испытанию. Однако, прежде чем конический редуктор сможет работать на максимальной мощности ему потребуется несколько часов работы при полной нагрузке. При необходимости конический редуктор может работать сразу при максимальной нагрузке, но рекомендуется соблюдать правильную температуру в период обкатки редуктора. Рабочая температура постепенно снижается до нормальной после запуска редуктора в эксплуатацию.

Конические редукторы следует проверять не реже одного раза в месяц. Для редукторов заправленных смазкой на весь срок службы необходимо проверять потери смазки. В случае обнаружения подтеков замените уплотнительные кольца и добавьте смазку. Для версий с пробкой для слива и проверки уровня масла контроль уровня масла должен выполняться при остановленном механизме.

• Редукторы, заправленные смазкой на весь срок службы: регулярно проверните валы вручную, чтобы все внутренние элементы были покрыты маслом.
• Редукторы, поставляемые сухими, без заправки маслом: полностью заполнить конический редуктор маслом для консервирования. Перед вводом в эксплуатацию полностью слейте консервирующее масло и заполните редуктор до нужного уровня рекомендованным маслом.
• Защитите входной и выходной валы подходящим консервационным составом.

Гарантия на конические редукторы длится 12 месяцев с момента поставки и будет обеспечена только при добросовестном соблюдении всех рекомендуемых инструкций и мер предосторожности. Выбрать и заказать конические редукторы вы можете в нашем каталоге

Выбрать и заказать конические редукторы вы можете в нашем каталоге.

Проектирование конических редукторов

Особое внимание при проектировании конического редуктора уделяется прочным и долговечным подшипниковым опорам. Для установки валов конического редуктора чаще всего применяют конические роликоподшипники или шарикоподшипники с глубоким желобом, в зависимости от исполнения

Для специальных версий применяются радиально-упорные шарикоподшипники для снижения температуры или усиленные подшипники для очень высокой нагрузки на вал. Срок службы подшипников рассчитан на 20 000 часов работы.

При проектировании корпусов конических редукторов и подшипниковых опор необходимо следить за тем, чтобы во время работы не происходило чрезмерного смещения валов

Не менее важно, чтобы корпус и детали, подлежащие установке с точки зрения параллельности, перпендикулярности, посадки и концентричности, изготавливались в пределах установленных допусков

• Допустимое отклонение расположения отверстий конического редуктора: ± 0,02 мм
• Допустимое отклонение оси от угла 90°: ± 2 угловых минуты

Чтобы правильно выбрать конструкцию подшипниковых опор, необходимо знать величину и направление сил в зубчатом зацеплении и любых внешних дополнительных сил. Для конических зубчатых колес со спиральными зубьями осевые усилия, возникающие в результате осевых составляющих контакта зубьев, должны учитываться для подшипников. Направление этих сил зависит от направления спирали конических зубчатых колес и направления вращения. В стандартных конических зубчатых передачах шестерня левосторонняя, а зубчатое колесо правостороннее.

Важным параметром редуктора является люфт в коническом зацеплении. Конические зубчатые колеса предназначены для работы с предварительно заданным люфтом. Величина люфта зависит от модуля зацепления. Если люфт установлен слишком большой или слишком маленький, может возникнуть шум и преждевременный износ. Редуктор в специальном исполнении с уменьшенным люфтом так же доступен по запросу заказчика.

Уровень шума при работе конического редуктора составляет около 75 дБ, и зависит от качества зубчатой передачи. Максимально допустимая температура поверхности корпуса редуктора 80°C.
Уплотнения валов конического редуктора могут быть с пылезащитной кромкой или без нее, согласно DIN 3760. Материал уплотнений — NBR или Витон.

Сплошные валы спроектированы со шпонками по DIN 6885/1 и центральными отверстиями по DIN 332/2. Полые валы редуктора имеют шпоночный паз в соответствии с DIN 6885.
В дополнение к стандартной конфигурации конического углового редуктора могут поставляться редукторы с несколькими выходными валами, общим числом до 6-ти. Доступна специальная версия конического редуктора с валами из нержавеющей стали или хромированными. Конструктивно конические редукторы могут оснащаться сплошными или полыми валами, фланцем под установку двигателя или фланцем на стороне выходного вала.

Стандартный ряд доступных конических редукторов подразделяется на достаточное число типоразмеров, определяющих габарит редуктора и соответствующие ему показатели передаваемого крутящего момента. Так же конические редукторы отличаются передаточным числом стандартно от 1 до 6, влияющим на показатели скорости и мощности конкретного редуктора. Конические редукторы с передаточными отношениями, отличными от стандартных, возможны по запросу. Конический редуктор может использоваться в качестве как понижающей, так и повышающей (максимально до 2х) зубчатой передачи.

Для правильного выбора конического редуктора рабочие параметры, необходимые для соответствующего привода, должны быть определены в соответствии с надлежащими расчетами. В частности, необходимо учитывать различные варианты нагрузки, время работы и условия окружающей среды. Возможности привода на основе конического редуктора не безграничны, поэтому, все рабочие факторы, перечисленные в таблицах, должны соблюдаться. Нормальными условиями работы являются указанные значения мощности, постоянная нагрузка при устойчивой работе, малые инерционные массы и 8 -10 часов работы в день при температуре окружающей среды 20°C.

Виды мотор-редукторов

Сегодня разработано большое число вариантов мотор-редукторов, различающихся типом двигателя, принципом построения механической части и общей геометрией. Практически все возможные комбинации присутствуют в каталогах производителей.

По виду механического зацепления подразделяют цилиндрические, конические, червячные и планетарные модели. По взаимному расположению входного и выходного валов рассматривают соосные, параллельные и угловые варианты. Исходя из передаваемых мощностей выделяют модули обычного размера и мини мотор-редукторы. По типу присоединения к процессу, встречаются варианты с одно- и двухсторонним валом, а также с полым выходным валом.

Цилиндрические мотор-редукторы

Агрегаты, использующие классические цилиндрические редукторы получили большое распространение, благодаря простоте, надежности и универсальности механической части устройства. Их использование возможно в широком спектре оборудования. В зависимости от общей конструкции, цилиндрические мотор-редукторы выполняются с соосными или параллельными валами. Количество ступеней может варьироваться от одной до шести.

По способу расположения шестерен и общей компоновке выделяют горизонтальные и вертикальные модели. Такие устройства характеризуются высоким КПД, долговечностью и относительно невысокой стоимостью.  В отличие от многих других вариантов, цилиндрические редукторы обычно не допускают произвольного расположения в пространстве, что значительно ограничивает их область применения.

Конические мотор-редукторы

Устройства, собранные на основе конических шестерен, позволяют построить угловой конический мотор-редуктор. Его главной особенностью будет перпендикулярное расположение входного и выходного валов. Это ориентирует их на использование в устройствах, требующих смены направления осей. Также конические модели выгодно устанавливать в конструкциях, предъявляющих ограничение по одному из габаритных размеров устройства. Редукторы данного типа отличаются более высокой стоимостью, в виду значительной сложности изготовления отдельных деталей. Передаточное отношение конических моделей обычно невелико. Для его повышения, коническую и цилиндрическую передачи часто комбинируют, результатом чего становится коническо-цилиндрический мотор-редуктор.

Червячные модели

Сегодня, огромную популярность приобрели червячные одноступенчатые мотор-редукторы. В качестве механической передачи в них используется червячная пара. Она обеспечивает высокое передаточное отношение при сравнительно небольших габаритах. Благодаря этому стоимость червячных моделей ниже аналогов с иной конструкцией. Среди других особенностей следует выделить перпендикулярное расположение валов и самостоятельное затормаживание механизма при отсутствии внешнего поступления энергии.

В отличие от цилиндрических и конических моделей, приложение усилия к выходному валу не приведет к проворачиванию механизма. Благодаря этому такие редукторы часто используют в ответственных решениях и подъемно-транспортных устройствах. Червячные редукторы обычно не требовательны к положению установки. Благодаря герметичному корпусу их можно располагать произвольным образом, вследствие чего эти модели активно применяются для модернизации привода станков, промышленных линий и других механизмов. Среди недостатков червячных моделей обычно выделяют небольшой КПД и повышенное тепловыделение.

Планетарные и волновые мотор-редукторы

Благодаря компактности и высоким рабочим моментам, планетарные мотор-редукторы нашли широкое использование в небольших устройствах привода. Высокое передаточное отношение и способность работать с большими нагрузками, ориентирует их на использование совместно с серводвигателями промышленных роботов  и других автоматических устройств. Встречаются планетарные модели и общепромышленного применения. Благодаря особенностям конструкции зубчатой передачи, данные модели мотор-редукторов выполняются с соосными валами. Это позволяет их использовать для привода практически любых механизмов.

Дальнейшим развитием планетарных передач стали волновые редукторы. Они обеспечивают большое передаточное отношение, плавность хода и высокую точность позиционирования выходного вала. Благодаря этому такие модели стали основой построения промышленных роботов. Наряду с высокими характеристиками, данные типы передач отличаются высокими требованиями к изготовлению, а, следовательно, и высокой стоимостью, что существенно сдерживает распространение данных моделей.

Применение механизма

Назначение редуктора неограниченное, большинство сложных машин и агрегатов имеют его в структуре механизма. В тяжелой промышленности чаще всего применяются червячные и цилиндрические механизмы, предназначенные для передачи усилия на инструмент.

Также он является основной составной частью механизма любого автомобиля, где применяются несколько подобных элементов. Он встречается в коробке передач, карданном вале, бензиновом насосе, тормозной системе и других узлах.

Некоторые автовладельцы думают, что редуктор и дифференциал имеют идентичную конструкцию и выполняют схожие функции. Но в отличие от редуктора, который изменяет крутящий момент, дифференциал распределяет крутящий момент между осями в определенной пропорции, без его повышения или понижения.

Редукторы давления можно встретить при добывании газа. Их применение позволяет контролировать давление и изменять его направление, будь то давление газа или воды. В нефтеперерабатывающей области подобный механизм используется в генераторных установка, различных мешалках, системах отопления и вентиляции. На цементных заводах применяются планетарные модели, которые являются составными частями транспортных лент, передающих огромное количество материалов. Назначение колесных редукторов состоит в работе ленточных транспортёров.

Практически на каждом производство используются устройства типа лебедок и подъемников, каждый из которых имеет в конструкции редуктор. Подобные механизмы встречаются в землеройной технике, которая применяется в строительстве и промышленных карьерах.

Встретить такие модели можно в различных бытовых приборах. Но чаще всего встречаются мотор-редукторы (в кухонных комбайнах, стиральных машинах, перфораторах и дрелях). В перфораторах применяют комбинацию планетарного и мотор-редуктора, что позволяет добиться оптимальной работы поступательно-вращающихся элементов.

Следует отметить, что практически каждый современный сложный механизм не может обойтись без использования редуктора. Данный элемент позволяет значительно повысить производительность двигателей, передачу силового усилия между конструкционными элементами и минимизировать износ механизмов. Выбор подходящей модели, своевременное обслуживание и соблюдение нормативной нагрузки, позволит полноценно использовать редуктор весь гарантийный срок, не зависимо от сферы его использования.