Устройство редуктора в приводе машины. Виды редукторов. Применение редукторов. Чем выделяется редуктор в машине

22.05.2017

Точное техническое определение редуктора - устройство для преобразования механической энергии в разрезе параметров. Он имеет характеристику входных и выходных показателей. На практике редуктор может не только менять параметры кинетики и уровни передачи энергии, но и изменять направление вращения и следования валов.

Сегодня редуктор рассматривается в разрезе приспособления, которое используется для изменения частоты вращения вала относительно показателей приводного механизма. При этом параллельно может рассматриваться возможность увеличения крутящего момента или же - обеспечения крайне малого числа оборотов при очень серьезных усилиях. По конструкции редукторы делятся на:

конические и коническо-цилиндрические ;
комбинированные , в которых применено одновременно несколько схем преобразования.

Чтобы понять, насколько тот или иной тип редуктора подойдет для решения поставленных перед ним задач, стоит подробно остановиться на особенностях их работы и условий использования.

Цилиндрический редуктор: общие сведения

Цилиндрический редуктор относится к самому распространенному типу преобразовательных механизмов. Он обладает главной характеристикой: входной и выходной валы строго параллельны, но не обязательно соосны .

К достоинствам цилиндрического редуктора относятся:

высокий КПД, потери энергии минимальны;
не обладает самоторможением, всегда есть возможность прокрутить выходной вал даже при приложении малого усилия;
может транспортировать высокую мощность;
обладает кинематической точностью;
практически не нагреваются, не требуя особых условий охлаждения;
выпускаются изделия с разным передаточным числом и ступенями преобразования.

Благодаря присутствию на рынке большого ассортимента изделий, нетрудно подобрать цилиндрический редуктор с нужным передаточным числом для применения в том или ином механизме.

Как работает и где применяется цилиндрический редуктор

Основа конструкции цилиндрического редуктора - зубчатые колеса в форме цилиндров. Соосность (Расположение осей деталей машины (узлов, агрегатов и т. п.) на одной линии)входного и выходного валов зависят от числа ступеней передачи. В самом простом варианте внутри корпуса находятся всего два цилиндрических зубчатых колеса. В этом случае смещение выходного вала от оси входного определяется как сумма радиусов колес по внешнему контуру за вычетом глубины зубьев.

Соосность входного и выходного валов достигается применением нескольких ступеней преобразования. В этом случае внутри корпуса расположено нечетное количество цилиндрических зубчатых колес, некоторые из которых являются вспомогательными. Они могут выполнять роль как простого передаточного механизма без преобразования, так и иметь передаточный коэффициент для снижения нагрузки на зубья и повышения срока службы механизма.

Цилиндрические редукторы выпускаются в закрытых корпусах, большинство из них не требует специального обслуживания. Область применения этих устройств чрезвычайно широка. Они гарантируют плавную передачу хода, но не позволяют изменить направление вала.

Цилиндрические редукторы могут располагаться вертикально или горизонтально, расчет нагрузки и оборотов прост: высокий КПД позволяет применять указанное производителем передаточное число в арифметических операциях. Главное достоинство редуктора - преобразование энергии привода практически без искажений и потерь.

Особенности конических и коническо-цилиндрических редукторов

Работа конических и коническо-цилиндрических редукторов имеет те же особенности и основные характеристики, что и у цилиндрических устройств. Главное отличие - в форме зубчатых колес внутри корпуса.

Как следует из названия, у конического редуктора все шестерни конической формы, у коническо-цилиндрического в конструкции присутствуют элементы обоих типов.

Редукторы этих классов имеют свои особенности:

способны изменять направление валов, конический редуктор с одной ступенью преобразования обеспечивает поворот на 90 градусов;
усилие при работе шестерней направлено под углом к оси вала. Поэтому редукторы конического и коническо-цилиндрического класса должны отдельно закрепляться для избежания бокового давления на ось привода. Это может несколько осложнить конструирование механизмов с их участием.

Рассматриваемые типы редукторов применяются только в случаях, когда без изменения направления вала нельзя обойтись. Данные устройства дороги, что легко объясняется повышенной сложностью изготовления зубчатых колес и необходимостью гарантировать точность сборки редуктора в целом.

Но в остальном - устройства работают практически бесшумно, предлагаются продукты с разным передаточным числом, им не требуется специального обслуживания, а срок эксплуатации очень велик. Правила расчета выходной частоты вращения вала и крутящего момента - такие же, как для цилиндрических редукторов.

Червячные редукторы: общие сведения

В основе механики работы червячного редуктора лежит идея передачи крутящего момента с винта особой резьбы на зубчатое колесо.

При этом в ходе работы механизма образуются значительные показатели силы трения между поверхностями червяка и зуба приводного механизма вала.

В результате устройство выделяет большое количества тепла, требует особых условий охлаждения, имеет низкую наработку на отказ.

С течением времени из-за разрушения элементов привода возможно возникновения люфтов и увеличение выделения тепла.

К достоинствам червячного редуктора относятся:

плавность хода выходного вала;
большие передаточные коэффициенты;
для выполнения поставленных перед некоторыми механизмами задач полезно свойство самоторможения редуктора: вал невозможно прокрутить при отключенном приводе.

Есть у червячного редуктора весомый список недостатков. Кроме уже упомянутых (значительное выделение тепла, низкий срок службы), к ним относятся:

сниженный коэффициент полезного действия, который падает в ходе эксплуатации из-за износа механики;
необходима точная регулировка и настройка.

Где применяют червячные редукторы

Червячные редукторы чаще всего используются в механизмах, где требуется передача незначительной мощности при большом коэффициенте преобразования. Например, устройства со слабыми высокооборотистыми двигателями, обеспечивающие малое количество ходов или оборотов исполнительного органа.

Множество механизмов могут требовать низкой угловой скорости поворота выходного вала. В этом случае червячный редуктор будет идеален. Он гарантирует значительный крутящий момент на выходе, а благодаря огромному передаточному числу - количество оборотов на выходе весьма мало. Это могут быть приводы ворот, различные подъемники рычажной конструкции.

Для решения некоторых задач может быть полезным особенность червячных редукторов, которая состоит в изменении направления выходного вала относительно входного на 90 градусов. Этот показатель никогда не изменяется.

Отдельно стоит отметить комбинированные зубчатые редукторы. В них осуществляется двойное преобразование: предварительное с помощью цилиндрической схемы и окончательное - червячной передачей. Этим достигается еще больший коэффициент преобразования для самых низких показателей угловой скорости выходного вала.

Планетарный редуктор: общие сведения

Конструкция планетарного редуктора позволяет ему работать в двух режимах: в роли жесткого преобразователя механической энергии и в модели суммирующего механизма, который отбирает крутящий момент от двух приводов. К достоинствам планетарного редуктора относятся:

компактность;
универсальность применения выходного крутящего момента, как для привода валов, так и для передачи вращения шестерням;
малый вес;
высокий коэффициент полезного действия.

К недостатку планетарного редуктора относится его высокая стоимость. Это обусловлено как большим количеством деталей в составе механизма преобразования, так и требованиями высокой точности их изготовления.

Как работает планетарный редуктор

Передача вращения в планетарном редукторе производится от центральной "солнечной" шестерни, которую вращает привод, к внешнему круговому элементу - эпициклу. Коэффициент преобразования зависит от соотношения числа зубьев на солнечной шестерне и планетарных зубчатых колесах.

Схема редуктора представлена на рисунке:

Когда водило, обозначенное зеленым, жестко зафиксировано - планетарный редуктор работает как простой преобразователь механической энергии одного привода. Второй вариант использования заключается во вращении солнечной шестерни и водила от разных источников. При этом энергия суммируется, а расчет итоговой мощности на эпицикле достаточно сложен.

Где применяется планетарный редуктор

Благодаря малым размерам и плавности хода, планетарный редуктор рекомендован для точных механизмов. На массовом рынке предлагается широкий спектр изделий. Доступны редукторы с разным коэффициентом преобразования, которые могут передавать большую мощность, снижая угловую скорость выходного устройства. Это может быть крайне полезным в металлообрабатывающих станках.

Хорошие результаты показывают планетарные редукторы в различных подъемниках и транспортерах. Они способны обеспечить плавное изменение мощности при незначительных бросках нагрузки на приводе. Для обеспечения высокой мощности транспортеров можно применять дополнительные приводы с планетарными редукторами в режиме суммирования, которые смогут обеспечить создание длинных высоконагруженных транспортеров или подъемников.

Заключение

Полезность того или иного редуктора для создания конкретного устройства всегда оценивается индивидуально. Цилиндрические - способны удовлетворить большинство потребностей. Однако отраслей, где крайне полезными будут червячные или планетарные редукторы - также достаточно много.

Редуктор заднего моста – один из важных узлов автомобиля, который участвует в его передвижении. Редуктор состоит из главной передачи и дифференциала.

Устройство и принцип работы

Главная передача

Главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная передает крутящий момент на колеса автомобиля с помощью одной зубчатой пары, а двойная – с помощью двух. Одинарная передача, в свою очередь, может быть:

цилиндрической;
конической;
гипоидной;
червячной.

У главной передачи цилиндрического типа шестерни располагаются в одной плоскости, у конической – перпендикулярно друг другу. Преимущества и недостатки основных модификаций одинарных главных передач перечислены в следующей таблице.

Модификации одинарных главных передач:

Двойная главная передача может быть центральной или разнесенной. Центральная имеет более простую конструкцию, большое передаточное число и большую нагрузку на все элементы системы. Разнесенная отличается более сложной конструкцией, она более эффективна в работе и компактна.

Дифференциал

Межколесный дифференциал распределяет крутящий момент между различными полуосями. Если машина скользит или пробуксовывает, дифференциал помогает ей справиться с данной проблемой, позволяя колесам вращаться с разной скоростью.

В чашке (3) расположены шестерни сателлитов (4) и полусоей (5). Чашка соединена с ведомой шестерней (2). Шестерня, в свою очередь, принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Чашка с помощью сателлитов передает вращение полуосям, приводящим в движение ведущие колеса автомобиля. Работа сателлитов обеспечивает разные угловые скорости. Величина крутящего момента неизменна.

Подобное устройство реализовано в большинстве заднеприводных машин, таких как «ВАЗ-2106», «ВАЗ-2107», «Газель». Оно доказало свою надежность во время работы в самых сложных условиях.

Неисправности

Причины появления неисправностей

Редуктор заднего моста – сложный механизм, состоящий из большого числа элементов. Неисправность любого из них может привести к выходу из строя всей системы.

Перегруз системы. Одной из самых распространенных причин выхода из строя редуктора заднего моста является частое превышение положенной нагрузки на автомобиль. Например, при буксировке тяжелых транспортных средств или других грузов. Во время буксировки нагрузка на все элементы системы существенно увеличивается.
Люфт в крестовинах. Многие автомобилисты отмечают, что через 5-6 лет эксплуатации авто в крестовинах появляется люфт. Это происходит из-за повышенной детонации двигателя, не отрегулированного зажигания и возникающих в связи с этим толчков и ударов. Поэтому в ходе ремонта проводят диагностику всех элементов ходовой части и не ограничиваются заменой передаточного механизма.
Отсутствие смазки. Если в редукторе заднего моста нет масла, то его может заклинить, из-за перегрева. Могут лопнуть стальные части или сломаться зубья на шестеренках. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо держать уровень смазки под контролем.
Выработка подшипников , расположенных в «чулках». Эта неисправность появляется после долгих лет эксплуатации автомобиля. Она может спровоцировать искривление валов и разрушение зубчатых передач. В результате редуктор заднего моста будет не пригоден для ремонта.

Признаки неисправностей

О проблемах, связанных с работой редуктора заднего моста, вы узнаете по характерному шуму:

Усиленный шум моста. Возможно, деформировалась балка, износились шестерни и полуоси, понижен уровень масла или наблюдается его утечка. Шум, появившийся сразу после ремонта, является следствием неправильной регулировки.
Шум во время разгона. Если шум появляется во время разгона автомобиля, значит изношены или повреждены подшипники дифференциала, либо полуосей. Еще одна возможная причина – недостаток смазки в редукторе.
Шум во время разгона и торможения. Если шум появился не только во время разгона, но и при торможении автомобиля, значит, износились или разрушены подшипники ведущей шестерни. Возможно, в шестернях главной передачи нарушены зазоры.
Шум на поворотах. Если вы заметили появление шума на поворотах, значит, в автомобиле неисправны подшипники полуосей. Возможные причины – задиры на поверхности сателлитов или их слишком тугое вращение.
Стуки в начале движения. Скорее всего, увеличен зазор шлицевого соединения вала ведущей шестерни с фланцем. Также вероятно, что в отверстие для оси сателлитов, расположенное в дифференциале, изношено.

Тестовые испытания автомобиля

Тест 1. Начните движение по шоссе со скоростью 20 км/ч, затем плавно увеличивайте скорость до 90 км/ч. Одновременно прислушивайтесь к звукам, которые издает автомобиль на разной скорости. Отпустите педаль управления дроссельной заслонкой и, не притормаживания, погасите скорость двигателем. Следите за изменением шума.

Тест 2. Во время движения со скоростью 100 км/ч переключите рычаг в нейтральное положение, выключите зажигание и свободно катитесь до полной остановки. Следите за изменением шума на разных скоростях замедления.

Тест 3. Автомобиль в неподвижном положении, на ручном тормозе. Запустите двигатель машины и, постепенно увеличивая обороты, прислушайтесь к возникшим шумам. Если вы слышите такой же шум, как при испытании №1, значит их источником является не редуктор, а другие узлы автомобиля.

Тест 4. Если шум, выявленный на испытании №1, не повторился на испытаниях №2 и №3, значит, он исходит от редуктора. Чтобы окончательно в этом убедиться, поднимите задние колеса машины, запустите двигатель и переключитесь на четвертую передачу. Это позволит вам убедиться, что источником шума является именно редуктор, а не подвеска или кузов.

Как избежать преждевременного выхода редуктора моста из строя? Нужно следить за уровнем масла, прислушиваться к шумам и стукам в автомобиле, визуально осматривать мост на предмет течи и внешних повреждений балки.

Снятие и установка редуктора

Снятие редуктора

Чтобы снять редуктор, выполните следующие действия:

слейте из балки моста масло;
приподнимите заднюю часть автомобиля, установите ее на подставки;
демонтируйте колеса;
отверните гайки, прикрепляющие щит тормоза к балке;
выдвиньте полуоси из коробки дифференциала;
отсоедините от редуктора карданный вал;
подставьте под картер редуктора подставку;
выверните болты крепления редуктора к балке заднего моста;
выньте редуктор из балки.

Редуктор закрепите на стенде. Снимите стопорные пластины, удалите болты и крышки подшипников коробки дифференциала, а также регулировочные гайки и наружные кольца роликовых подшипников. Прежде, чем снять крышки, пометьте их, чтобы позже установить на прежние места. Извлеките из картера редуктора коробку дифференциала с внутренними кольцами подшипников и ведомой шестерней.

Чтобы демонтировать ведущую шестерню и ее детали, необходимо выполнить следующие действия:

перевернуть картер редуктора вверх горловиной;
отвернуть ключом (2) гайку крепления фланца, придерживая при этом фланец (3) ведущей шестерни стопором (1);
снимите фланец;
извлеките ведущую шестерню;
из картера выньте сальник, маслоотражатель, внутреннее кольцо переднего подшипника;
выпрессуйте с помощью оправки наружные кольца заднего и переднего подшипника;
снимите распорную втулку с ведущей шестерни;
с помощью съемника (1) и оправки (4) снимите внутреннее кольцо заднего роликового подшипника;
извлеките регулировочное кольцо внутренней шестерни.

Разбираем дифференциал:

снимаем внутренние кольца (2) коробки (3) с помощью универсального съемника (1) и упора (4);
отвертываем гайки крепления шестерни ведомой и выбиваем из коробки ось сателлитов;
проворачиваем шестерни полуосей и сателлиты, при этом последние должны выкатиться в окна дифференциала, чтобы их можно было вынуть;
снимаем с шестерни полуосей с опорными шайбами.

Установка редуктора

Чтобы разобрать редуктор, необходимо очистить от масла балку моста. Затем нужно положить уплотнительную прокладку на привалочную поверхность, вставить в балку редуктор и закрепить его болтами. Предварительно отверстия в балке и болты обезжирьте и нанесите на болты герметик. Присоедините к редуктору карданный вал и установите полуоси и тормозные барабаны. Установите колесо, наверните (не затягивая) болты их крепления. Кода будут установлены оба колеса, уберите подставки и опустите машину на землю. Далее затяните болты крепления колес с помощью динамического ключа. Очистите магнитную пробку и вверните ее в балку. Заправьте балку моста маслом через маслоналивное отверстие.

Редуктор – механизм, чаще других используемый в машиностроении. Он передает крутящийся момент между червячными и зубчатыми передачами. В итоге вал исполняющего устройства вращается с необходимой скоростью и усилием. В промышленности применяются разные виды редукторов. Механизмы отличаются техническими характеристиками и конструкцией.

Описание конструкции редуктора

Независимо от типа редукторов, каждое изделие имеет корпус, в который помещены элементы, передающие вращающий момент: валы, шестерни, зубчатые колеса, цилиндры и т.д. В устройство могут быть помещены дополнительные элементы для охлаждения или смазки конструкции. Механизмы используют в приводах оборудования, где требуется передача и значительное усиление момента силы. Они позволяют увеличить передаваемое усилие и уменьшить угловую скорость.

Один из плюсов применения редукторов – изменение скорости вращения и величины момента силы выходного вала путем переключения передачи. Чтобы это стало возможным, в корпус изделия помещают систему переключения ступеней и определенное количество передач с разными передаточными числами. Такой подход уменьшает износ оборудования.

В изделия устанавливают часто прямые валы, повторяющие форму тел вращения. На них влияют внешние и консольные нагрузки, усилия от преодоления зацепления. Валовый крутящийся момент определяется редукторным крутящимся моментом или моментом силы привода. Консольная нагрузка зависит от способа соединения редукторного устройства с двигателем, типа усилия на вал.

Виды редукторов

При классификации устройств учитывают их технические характеристики и конструкцию. К основным типам редукторов относят:

Одноступенчатые и многоступенчатые цилиндрические модели. Отличаются они параллельным размещением осей входного и выходного валов.
Конические, коническо-цилиндрические модели. Оси валов у таких механизмов пересеченные.
Червячные. Оси валов перекрещены в пространстве.
Комбинированные модели. Они сочетают особенности перечисленных типов.

В зависимости от количества передач практически все редукторы разделяют на одноступенчатые и многоступенчатые.

Червячный тип редукторов

К этой категории относятся червячные, червячно-цилиндрические механизмы. Главный тип передачи в устройствах – червячный, который раннее называли зубчато-винтовым. Момент силы передается при зацеплении зубчатого колеса и трапецеидального винта (червяка). Производят изделия из устойчивых к износу материалов. В промышленности часто используют 3 вида червячных редукторов:

однозаходные;
двухзаходные;
четырехзаходные.

Количество каналов резьбы на механизме определяет число заходов. В устройствах червячного типа винт зацепляется с одноименным колесом, которое по форме напоминает зубчатое. Зубья на нем заменены на резьбу, которая по форме подходит к трапецеидальному винту. В червячных устройствах, предназначенных для передачи большого крутящегося момента, колеса установлены из разных материалов. Для колесных ступиц используют чугун или из недорогой марки стали, а зубья изготавливают из антифрикционных материалов.

Самый значительный плюс применения редукторов червячного вида – высокая эффективность. Их устанавливают в оборудование, в котором большой момент силы, а угловая скорость маленькая. Основным движущим элементом механизма является трапецеидальный винт. Он начинает двигаться при вращении выходного вала.

Классификация

Типов червячных передач много. Их разделяют по следующим признакам:

числу резьбовых заходов;
направлению резьбы – правосторонняя или левосторонняя;
форме резьбового профиля – конволютная, архимедова, эвольвентная;
конфигурации винта – цилиндрическая, глобоидная.
типам зубчатых колес – изогнутые, прямые, косозубные, вращающиеся ролики.

Преимущества и недостатки червячных редукторов

К плюсам устройств относят:

плавность хода;
малый уровень шума при работе;
эффект самоторможения (присутствует только у одноступенчатых моделей);
большое передаточное отношение при использовании одной передачи.

Минусов у механизма 3: сильное выделение тепла, повышенный износ, малый коэффициент полезного действия (КПД). Из-за указанных особенностей эти виды редукторов применяют для передачи малых и средних мощностей. К высокопроизводительной работе адаптированы червячно-цилиндрические механизмы, в которых ступень зацепления превышает допустимую мощность.

Предотвратить чрезмерно быстро изнашивание изделия можно точным монтажом и настройкой. На корпусе должны присутствовать ребра или другие элементы, отводящие тепло.

Цилиндрический тип редукторов

Назначение и конструкция редуктора всегда плотно взаимосвязаны. Цилиндрические изделия применяют чаще других в промышленности. Их устанавливают в грузоподъемные механизмы, металлорежущие станки и другом высокопроизводительном оборудовании. Цилиндрические устройства можно установить вертикально или горизонтально. К плюсам можно отнести большой диапазон мощностей и передаточных отношений, что делает эти изделия универсальными. Классифицируют их по:

дистанции между входным и выходным валом – параллельные, соосные;
количеству ступеней – одна, две, многоступенчатые;
способу монтажа – горизонтальный, вертикальный.

При производстве по индивидуальному закажу механизм могут оснастить дополнительными фланцами, лапками и другими элементами.

Преимущества и недостатки

Главным плюсом цилиндрических механизмов инженеры считают высокий КПД. Благодаря этой особенности они потребляют мало энергии. Если не учитывать передаточное число, то минимальный уровень КПД у цилиндрических устройств – 98%. К их плюсам относят:

большую нагрузочную способность;
высокую кинематическую точность за счет малого люфта вала;
небольшая рабочая температура при высоком КПД;
отсутствие эффекта самоторможения;
стабильная работа при частых запусках и остановках оборудования.

Один из главных минусов цилиндрических изделий – шум, издаваемый во время работы. Если использовать модель с одной ступенью, передаточное отношение будет низким. В некоторых случаях отсутствие самоторможения может сильно навредить.

Особенности эксплуатации

Каждые несколько смен надо менять масло в механизме. Особенно важно делать это в начале эксплуатации устройства, т.к. после нескольких запусков образуется мелкая металлическая стружка. Перед запуском техник обязан проверить все болтовые соединения корпуса, а затем провернуть механизм на холостом ходу. Запускать цилиндрический агрегат можно после того, как техник убедится в надежности крепления. Замена масла производится через сливные и заливные отверстия.

Редуктор является передаточным механизмом, который передает вращательную энергию двигателя на узлы машины. В зависимости от строения выделяют несколько типов редукторов. Они являются составными частями любого сложного механизма, в котором присутствует силовой агрегат. И независимо от сложности устройства все редукторы выполняют одинаковые функции. Всего существует три основных вида, которые дальше подразделяются на более конкретные типы.

Червячный редуктор имеет очень простое строение в виде одной шестерни и рабочего механизма - червяка. Но он используется только в небольших машинах, так как обладает небольшой прочностью. Цепной редуктор состоит из двух звезд и натянутой между ними цепи. Он более надежен и способен выдерживать серьезные нагрузки. Но самым прочным видом является шестеренчатый редуктор, который состоит из нескольких зазубренных круглых элементов, связанных непосредственно друг с другом. Он обладает максимальным запасом прочности и используется для любых нужд промышленности.

Одноступенчатые редукторы имеют в своем строении всего одну пару рабочих шестеренок. Они обладают максимальным коэффициентом полезного действия, так как небольшое количество составных элементов уменьшает потери энергии в пути. Но для нормальной работы зачастую требуются редукторы слишком больших размеров, поэтому одноступенчатая модель применяется не часто. Она может устанавливаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

Двухступенчатый редуктор соответственно имеет три рабочих шестерни. Это позволяет значительно уменьшить габариты механизма, но и приводит к увеличению потерь энергии при транспортировке. Подобная модель на практике применяется гораздо чаще, так как ради уменьшения размеров в некоторых ситуациях можно пренебречь снижением КПД.

Трехступенчатый редуктор имеет две пары шестеренок и используется еще чаще, чем два вышеуказанных типа. Он позволяет добиться практически идеального соотношения между размерами рабочего механизма и промежуточными потерями энергии. Многоступенчатые редукторы применяются в основном в поворотных механизмах различного назначения. Количество ступеней обычно составляет 2-7 позиций. Но встречаются и уникальные узлы, имеющие более 1000 шестеренок. К ним относится, например, поворотная башня артиллерийского комплекса военного крейсера.

Угловые редукторы предназначены для тех ситуаций, когда необходимо перенаправлять вращательную энергию между двумя валами, расположенными под прямым углом по отношению друг к другу. Область применения данного устройства невероятно широка и охватывает горнодобывающую, металлургическую, машиностроительную и пищевую промышленность.

Редукторы углового типа входят в состав самого разнообразного оборудования, которое задействовано в перечисленных отраслях народного хозяйства. Конические редукторы - это второе название углового типа механизмов. Стоит также отметить, что в редких случаях угол вращения валов может отличаться от 90 градусов. Но такие механизмы производят только по спецзаказам.

Колесные редукторы - это не конкретный тип механизма, а общее название группы, которая используется при производстве транспортных средств. Как не трудно догадаться, они служат для передачи энергии от двигателя не ведущие колеса. Чаще всего в автомобилестроении применяются соосные редукторы, так как при сравнительно небольших габаритах они отлично справляются с поставленной задачей и имеют высокий запас прочности благодаря цельнометаллическому корпусу.

При создании техники с повышенной проходимостью используются несоосные редукторы, так как они позволяют повысить дорожный просвет и увеличить передаточное число. В современных полноприводных машинах применяются самоблокирующиеся редукторы, которые автоматически отключают один из ведущих мостов при движении по ровной дороге. Когда автомобиль попадает на бездорожье, в автоматическом режиме происходит подключение всех приводов. Редукторы также входят в состав газораспределительной системы. Существует две модели. Электронный редуктор позволяет выбрасывать отработанные газы в атмосферу мгновенно, а вакуумный редуктор производит эту процедуру постепенно.

Редукторы вращения основное применение находят при производстве кранов с поворотным механизмом и разнообразной военной техники. Для подъемных машин скорость вращения не играет особой роли, поэтому там используются редукторы средней мощности. Но для армейской техники скорость является определяющим фактором. От быстроты реакции экипажа и возможности развернуть орудие в сторону врага, чтобы произвести выстрел зависит исход боя. Так что в военном деле применяются очень мощные поворотные редукторы, способные за считанные секунды развернуть массивную пушку в нужном направлении.

По способу установки различают вертикальный и горизонтальный редукторы. Их положение относительно оси координат не влияет на выполняемые функции. От него зависит лишь степень воздействия на механизм различных сил сопротивления. Чтобы уменьшить противодействие в сложных системах применяются дополнительные агрегаты.

Волновые редукторы передают энергию за счет создания колебательных волн при помощи деформации гибкого элемента внутри механизма. Такой тип агрегатов используется, когда важна высокая точность и плавность хода и при этом низкий уровень рабочего шума.

Косозубый редуктор отличается тем, сто его рабочие шестерни располагаются под углом к плоскости вращения. Такое строение помогает повышать упорную стойкость и применяется в подвесных механизмах.

Редуктор – инженерно-техническое устройство, предназначенное для преобразования крутящего момента с двигателя на другие механизмы. В большинстве механизмов он предназначен для изменения направления усилия, вращательного момента и давления, для чего используются различные типы.

На сегодняшний день существуют разные виды редукторов, среди которых выделяются:

механические;
турбинные;
газовые;
редукторы давления.

Наиболее распространёнными являются механические, которые используются в большинстве современных механизмов, в том числе автомобилях.

Конструкция редуктора

Конструктивные особенности редукторов зависят от их вида, устройства и предназначения. Они проектируются по принципу оптимального преобразования силового усилия. Большинство механических видов имеют схожие особенности конструкции и состоят из следующих элементов:

Колеса производятся из стали высокой твердости, червячные валы – из стали с дополнительной цементацией.
Для изготовления гибкого колеса применяется кованая сталь.
К подшипникам обычно никаких особых требований не представляется, при изготовлении часто применяют обычные конические роликовые подшипники.
Входящие и выходные валы.
Корпус изготавливается методом литья из чугуна или сплавов алюминия. Большинство моделей оснащены ребрами, необходимыми для дополнительного отведения тепла.

Все составные механизмы расположены в корпусе в виде коробочки (состоит из основания и крышки). Элементы механизма работают в смазанном состоянии. Смазка наноситься способом разбрызгивания, а в некоторых моделях предусмотрен принудительные насос, расположенный внутри корпуса.

Исходя из применения, выделяются различные модели, отличающиеся конструкцией. Среди них выделяются цилиндрические, червячные, конические и планетарные. Каждый из них имеет ряд преимуществ и недостатков, опираясь на которые, происходит подбор модели для определенных целей. Также каждый тип механизма разрабатывается на основе таких параметров:

мощность;
момент нагрузки;
конструкционное расположение механизма;
пространственное отношение редуктора и приводного вала.

В основе каждой модели стоит определенный тип механической редукторной передачи. На сегодняшний день можно выделить следующие типы передач:

Цилиндрические

Наиболее распространенный тип, который отличается высоким уровнем надежности и долговечности. Часто используется в моделях, применение которых сопровождается повышенными нагрузками и необходимостью сохранения высокого КПД передачи энергии.

Благодаря своей универсальности и надежности, цилиндрическая передача получила развитие и делится на несколько подвидов:

прямозубая (зубья механической передачи выглядят как прямая резьба располагаются параллельно друг к другу);
косозубая (зубья располагаются под определенным углом);
шевронная (имеет особый тип строения зубьев, расположенных клинообразным типом);
передача с внутренним зацеплением (отличается наличием зубьев на внутренней стороне приводного колеса).

Конические

Разработаны на основе цилиндрических передач, отличаются сферой применение. Их использование необходимо в тех случаях, когда передача вращения выполняется чрез перекрестные валы.

Червячные

Предназначена для передачи усилия от движущего механизма между пересекающимися в одной плоскости валами. Обычно состоит из зубчатого колеса и червяка. Основным его преимуществом является высокий уровень передаточного отношения, небольшие размеры механизма и самоторможение. К недостаткам можно отнести скорый износ зубчатого колеса, низкие рабочие мощности и низкий КПД.

Среди червячных передач выделяются передачи с червяком:

цилиндрическим;
глобоидным;
спироидным;

А также тороидно-дисковой передачи и тороидной передачи внутреннего зацепления.

Гипоидная передача

Имеет схожий тип конструкции с червячной. Колесо имеет нарезанные спиральные зубья. Преимуществом этой передачи является число зубьев, одновременно входящих в зацепление. Это достигается благодаря смещению червяка относительно оси колеса. Коэффициент полезного действия такой передачи значительно выше, так благодаря масленому клину, увеличена скорость скольжения с одновременным уменьшением трения.

Волновая

Применяется, когда есть необходимость работы при высоких нагрузках. Состоит из гибкого и жесткого колеса и волнового генератора. Воздействие генератора влияет на гибкое колесо, деформируя его, из-за чего происходит зацепление зубьев гибкого и жесткого колеса. Позволяет минимизировать вибрацию и добиться максимальной плавности движения. Из-за чего этот тип передачи предпочитается для использования в точном машиностроении.

Каждый механизм отличается количеством ступеней редуктора. Некоторые имеют одноступенчатые пары, некоторые двухступенчатые и трехступенчатые. В машиностроении часто применяются комбинированные передачи, благодаря чему используются преимущества обеих передач.

Валы играют важную роль в передачи силового усилия. Выходной вал редуктора называют приводным. Вал должен соответствовать расчетной нагрузке и крутящему моменту.

Большинство моделей работает только в смазанном состоянии. Некоторые модели работают в масляной ванне, и для их смазывания предусмотрено специальное отверстие, через которое вводится смазка шприцом или специальным насосом. Простейшие типы механизмов требуют разбора корпуса и ручной смазки. При этом использовать можно как жидкую, так и консистентную смазку, качество которой должно соответствовать обслуживаемой модели.

Своевременная смазка поможет механизму работать более плавно и бесперебойно. Следует отметить, что качество смазки не менее важно, чем качество самого редуктора.

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.

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.