Из чего состоит редуктор цилиндрический

Редуктор цилиндрический является распространенным видом механического редуктора, имеющий одну или несколько ступеней, и позволяющий совершать работу с высоким КПД – около 98%, что в основном наблюдается у одноступенчатого редуктора данного вида. При использовании большего количества ступеней в конструкции, КПД уменьшается, но все равно является высоким в сравнении с другими видами редукторов. Оно рассчитывается относительно мощностей, присутствующих на входном и выходном валах, и определяется их отношением.

Особенности цилиндрического редуктора
Устройство и принцип действия
Технические характеристики

Особенности цилиндрического редуктора:

Редуктор цилиндрический позволяет уменьшать угловую скорость и увеличить крутящий момент за счет сочетания преимущественно цилиндрических шестерней различного диаметра, имеющих разное количество и форму зубьев, которые могут быть: прямо-, криво-, косозубыми и шевронными.

Применение шестерней с прямым зубом обычно вызывает больше шума при работе, чем использование других видов шестерней. Помимо этого повышается вибрация механизмов и износ поверхностей зубьев шестерней. Они более простые в изготовлении и подходят для работы механизма в обратном направлении.

Применение шестерней с косым зубом позволяет повысить эксплуатационные характеристики и понизить шум работы редуктора, придавая большую плавность работы элементов. При использовании такого вида шестерен возникает осевое напряжение, из-за чего нужно подбирать специальные подшипники и компенсировать его установкой соответствующих шестерней с другим наклоном зуба, составляя из них пару.

Шевронные колеса по своим преимуществам и недостаткам похожи на шестерни косозубые, и при этом осевая нагрузка способна компенсироваться равномерно за счет конструкции нарезанных зубьев в обе стороны. Они применяются в основном для передачи большой мощности.

Зубчатые колеса в редукторе устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить плавную передачу силы вращения от одной шестерни к другой. При этом трение между зубьями должно быть минимальным, и для их смазки применяют определенные типы масел.

Устройство и принцип действия цилиндрического редуктора:

Независимо от модели, конструкция редуктора включает в себя такие основные детали, как: корпус, крышка, валы, зубчатые колеса, подшипники и уплотнители.

Зубчатые колеса в зацеплении друг с другом образуют цилиндрические зубчатые передачи, состоящие из пары зубчатых колес. Их исполнение может быть следующим: развернутым, раздвоенным или соосным.

Входной и выходной валы подсоединяются к двигателю и рабочей машине с помощью муфт или других соединительных элементов.

Относительно того, в каких плоскостях располагаются входной и выходной валы цилиндрического редуктора, он может конструироваться, как в вертикальном, так и в горизонтальном виде, примеры которых можно посмотреть по ссылке. При горизонтальной конструкции оси валов располагаются в горизонтальной плоскости, в ином случае они располагаются друг над другом. Оси валов при этом могут располагаться параллельно или перекрещиваться.

Общий принцип действия такого редуктора схож с другими видами и заключается в следующем:
после приложения вращающего момента к входному валу, он с помощью цилиндрической зубчатой передачи передается последовательно через зубчатые колеса на выходной вал. Если в редукторе используются несколько ступеней, то вращающий момент передается через промежуточные валы с закрепленными на них зубчатыми колесами.

Технические характеристики цилиндрического редуктора:

При выборе редуктора ориентируются на несколько параметров, которые указываются в паспорте конкретной модели и могут включать следующие (могут отличаться по названиям и количеству параметров):

КПД;
количество ступеней;
передаточное число;
межосевое расстояние;
число оборотов ведущего вала;
крутящий момент на выходе;
расположение осей в пространстве;
размеры;
вес.

Разновидности горизонтальных цилиндрических редукторов можно посмотреть по ссылке https://promprivod.com.ua/g19653252-reduktory-gorizontalnye.

карта сайта

Назначение и устройство цилиндрического редуктора

Редуктор представляет собой сложный механизм. Он состоит из червячных или зубчатых передач благодаря которым происходит вращение вала рабочего механизма.

Конструктивно он состоит из корпуса, в котором размещены элементы, передающие движение. Это зубчатые колеса, валы и другие. Иногда в корпусе могут находиться дополнительные устройства, обеспечивающие смазку цепей или охлаждение нужных деталей и узлов.

Производители выпускают большое количество агрегатов, отличающихся конструкцией и формой.

цилиндрический одноступенчатый. В нем оси ведомого и ведущего вала находятся параллельно;
конический, в котором происходит пересечение осей валов;
червячный. В них оси в пространстве перекрещиваются;
комбинированные механизмы, сочетающие в себе зубчатые и червячные передачи.

В зависимости от числа передач редуктор может быть одноступенчатый или многоступенчатый. Это устройство широко используется человеком во всех сферах его деятельности.

Он включен в состав привода различных механизмов. С его помощью снижается угловая скорость выходного вала. В некоторых случаях угловая скорость должна быть разной.

Для того чтобы это произошло, в корпусе размещают специальный механизм переключения и несколько пар зубчатых колец, обладающих различными передаточными числами. такой механизм известен всем под названием – коробка передач.

Червячные редукторы, достоинства и назначение

К отдельным механизмам, в которых передача вращения осуществляется особым способом, относятся изделия червячного типа.

Они передают крутящий момент, используя червячную передачу. Можно также услышать название зубчато-винтовая передача.

Это объясняется тем, что основными элементами являются червячное зубчатое колесо и специальный винт, который называют червяком.

Этот винт действительно особый, так как профиль резьбы имеет трапецеидальную форму. Для его изготовления применяются материалы, обладающие высокой прочностью.

Существует много разновидностей этого винта, но наиболее востребованными являются одно-, двух-, и четырехзаходные изделия. Заходность зависит от того, сколько имеется каналов резьбы на изделии.

Червячное колесо по внешнему виду напоминает обычное изделие. Но в нем подогнана резьба под форму винта-червяка.

Для мощных червячных редукторов колесо чаще всего изготавливают из различных материалов. Зубья чаще всего выполняют из антифрикционного металла, а для изготовления сердечника используют чугун или недорогую сталь.

Данные агрегаты отличаются высокой эффективностью и используются в тех устройствах, где нужно достигнуть высокого крутящего момента и низкой угловой скорости.

Достигается это за счет конструкции устройства. Ведущим звеном в механизме является червяк. А это значит, что на винт крутящий момент передается от двигателя, после чего происходит вращение выходного вала.

Достоинства агрегатов червячного типа

Прежде чем червячный редуктор купить, необходимо знать какими достоинствами он обладает. К его основным преимуществам можно отнести:

плавность хода;
уровень шума достаточно низкий;
обладает эффектом самоторможения;
использование всего двух элементов дает большое передаточное отношение.

К его недостаткам относится низкий коэффициент полезного действия, повышенный износ и из-за сил трения происходит большое выделение тепла. Поэтому чаще всего использовать такие агрегаты предпочтительно в тех случаях, когда необходима передача небольших мощностей.

Чтобы предотвратить быстрый износ устройства, следует соблюдать высокую точность при сборке и регулировке механизма. А для отвода лишнего тепла потребуется установить специальные приспособления.

Типы

Существуют различные типы червячных редукторов, которые отличаются по определенным критериям. Они подразделяются в зависимости:

от количества заходов резьбы;
от того, как нарезана резьба. Она может быть лево- и правосторонней;
от формы винта. Она бывает глобоидной и цилиндрической;
от формы профиля резьбы. Он может быть конволютным, архимедовым и эвольвентным;

Зубчатые колеса бывают различных типов. Профиль их зубьев может иметь изогнутую, прямую и роликовую форму. В последнем вместо зубьев применяется вращающийся ролик.

Читать еще: Типы электронных блоков управления АКПП

Использование цилиндрических редукторов

Данные изделия представляют собой большую группу механизмов. Их отличительной особенностью является то, что зацепление осуществляется с помощью цилиндрической зубчатой передачи.

В зависимости от расстояния между осями выходного и входного валом могут быть соосными и обладающие параллельными валами.

В свою очередь соосный механизм может быть представлен как цилиндрический одноступенчатый редуктор, или же он может иметь от двух и выше ступеней.

Изделия также отличаются по способу установки. С этой целью используются специальные лапы, фланцы и насадки.

Достоинства цилиндрических моделей

Преимущества цилиндрического редуктора неоспоримы.

Они отличается высоким коэффициентом полезного действия;
Обладают повышенной нагрузочной способностью. Они в состоянии, практически без потерь, передавать большие мощности;
Они отличаются высокой кинематической точностью;
Хорошо работают как при неравномерных нагрузках, так и при любых количествах запусков и остановок;
В этих изделиях отсутствует самоторможение, поэтому у любого из них имеется возможность провернуть выходной вал;
Благодаря высокому коэффициенту полезного действия, очень мало нагреваются, в результате почти вся энергия передается потребителю;
Обладает хорошей надежностью;
Большое количество вариантов зубчатых передач позволяет подобрать самый подходящий редуктор для требуемого передаточного движения.

Есть у них и недостатки. Это повышенный уровень шума и обладают низким передаточным числом. К недостаткам можно отнести и отсутствие обратимости, но это только в том случае, когда нужно чтобы выходной вал внешней нагрузки не имел возможности поворота.

Использование цилиндрических редукторов
Обладая хорошими преимуществами, цилиндрический одноступенчатый редуктор, а также двух- и трехступенчатые механизмы считается лидером среди подобных устройств.
Изделия нашли свое применение в металлорежущих станках, их устанавливают в мешалках, измельчителях, в валковом и другом оборудовании.
Практически ограничений для их использования нет, за исключением тех случаев, когда целесообразнее будет использовать другие типы агрегатов.

Например, если возникла необходимость, чтобы механизм имел плавный ход или же нужна в приводе угловая компоновка. Цилиндрические редукторы могут располагаться горизонтально и вертикально.

Наиболее востребована горизонтальная установка цилиндров. А в целом выбор зависит от того, насколько удобна компоновка привода.

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор – это механизм, состоящий из одной или несколько зубчатых передач с параллельными или соосными валами, объединенных в одном корпусе, и предназначенный для передачи усилия от двигателя к исполнительному механизму с понижением числа оборотов и повышением крутящего момента.

Устройство и параметры цилиндрического редуктора

корпуса с крышкой;
шестерен и колес с валами;
подшипниковых узлов;
вспомогательных систем.

Компоновка

Колеса и шестерни цилиндрических редукторов бывают прямозубыми, косозубыми или шевронными. Шестерни чаще выполняют заодно с валом, колеса, как правило, устанавливают на валы по прессовой посадке.

Крышка с корпусом соединяется болтами. Чтобы полуотверстия под подшипники абсолютно совпадали, корпусные детали растачивают в сборе.

Входные валы редуктора обычно выполняют конусными со шпоночным пазом, выходные – цилиндрическими, большего диаметра, так как на них больший крутящий момент.

По этой же причине соединение выходных валов и рабочих органов машины производится с помощью жесткого соединения в виде шпоночной, кулачковой, цепной или зубчатой муфт.

Соединение входного вала и электродвигателя производится с помощью муфт, а также с помощью гибких передач (цепных, ременных).

Читать еще: Топливный фильтр Mazda CX-5

Подшипники

Типы используемых подшипников зависят от вида передач. Прямозубые и шевронные колеса не создают осевой нагрузки, поэтому их валы устанавливают на радиальных шариковых или роликовых подшипниках.

У косозубых передач вместе с радиальной составляющей присутствует и осевая нагрузка. Для ее восприятия используются подшипники, рассчитанные на осевую и радиальную нагрузку: радиально-упорные шариковые, роликовые конические, сферические.

Вспомогательные узлы

Вспомогательные устройства обеспечивает монтаж, работу и обслуживание редукторов. К ним относятся системы смазки и охлаждения, захваты для подъема и перемещения редуктора, сапуны (вентиляционные отверстия), окна и отверстия для залива, слива и указания уровня масла.

Подъем и перемещение не очень тяжелых редукторов производится обычно с помощью рым-болтов, которые вворачиваются в крышку редуктора. В тяжелых редукторах захваты отливаются вместе с корпусом.

Сапуны или вентиляционные отверстия соединяют внутреннее пространство корпуса с атмосферой. При работе редуктора происходит нагревание масла и выделение паров, которые при отсутствии свободного выхода повышают давление в редукторе и могут выдавливать масло через уплотнения или плоскость разъема.

Параметры цилиндрических редукторов

Основные параметры цилиндрических редукторов регламентируются ГОСТ 2185-66. К ним относится межосевое расстояние, передаточное число и ширина зубчатого колеса.

Межосевые расстояния

Межосевые расстояния определяются расчетом на усталостную контактную прочность или выбираются, исходя из конструктивных соображений. ГОСТ 2185-66 содержит рекомендуемые ряды межосевых расстояний, значение которых варьируется от 40 до 2500 мм.

Передаточные числа

По числу ступеней цилиндрические редукторы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Количество ступеней и их передаточные числа определяют общую степень редуцирования.

Редуктор одноступенчатый цилиндрический имеет передаточное число 1…10 для прямозубых передач и 1…15 – для косозубых. У двухступенчатых редукторов оно возрастает до 10…40 для прямозубых и 10…60 – для косозубых и шевронных.

Трехступенчатые механизмы имеют передаточное число от 31,5 до 200.

Ширина колес

Ширину зубчатых колес рассчитывают по формуле b = Ѱ × a, где Ѱ – это коэффициент ширины, a – межосевое расстояние. Ѱ выбирается по ГОСТ с учетом множества параметров – материала колес и шестерен, их окружной скорости, термообработки, модуля, характера нагрузки.

По ширине колес цилиндрические редукторы подразделяются на узкие и широкие типы.

Колеса с узким типом имеют коэффициент ширины 0,2…0,4 и применяются в редукторах для общего машиностроения – в компрессорах, элеваторах, тягодутьевых машинах, прессах, мельницах и т. п.

Колеса с широким типом (коэффициент ширины – 0,5…1,2) устанавливаются в редукторах, предназначенных для тяжелых режимов работы – в приводах прокатных станов, шаровых мельниц, вращающихся печей, компрессоров, и т. п.

Наклон зубьев в косозубых и шевронных колесах

Передача усилия от зуба к зубу у косозубых и шевронных колес происходит не одномоментно, как у прямозубых, а на протяжении некоторого времени. То есть в зацеплении одновременно участвуют несколько зубьев. Это обеспечивает более плавную и бесшумную работу редуктора.

Наклон зубьев в косозубых передачах составляет 8…10° к оси колеса. Конструктивно шевронные колеса представляет собой два соединенных между собой косозубых колеса с противоположными наклонами зубьев. Такая конструкция компенсирует осевые усилия в самой зубчатой паре, не передавая их на подшипники. Поэтому наклон зубьев у шевронных колес больше чем у косозубых – 25…35°.

Некоторые особенности эксплуатации цилиндрических редукторов

Редукторы с цилиндрическими передачами способны обеспечивать очень высокие крутящие моменты на выходном валу. В частности редуктор цилиндрический двухступенчатый Ц2Н-500 с передаточным отношением 40 и скоростью вращения тихоходного вала 500 об/мин рассчитан на передачу максимального крутящего момента 53100 Н·м.

Читать еще: Как правильно завести авто после капитального ремонта

При коротких пиковых нагрузках, возникающих при работе гильотинных ножниц, прессов, молотов и другого подобного оборудования, на входящих валах редукторов устанавливают маховик, который за счет инерции обеспечивает преодоление предельной нагрузки.

На режим работы редуктора оказывает влияние тип двигателя. Электромоторы создают меньшую нагрузку на зубья, чем двигатели внутреннего сгорания. Это объясняется их более мягкими режимами пуска и остановки.

Цилиндрические редукторы — преимущества и недостатки

Из чего состоит редуктор цилиндрический

Цилиндрические редукторы представляют одну из самых больших групп редукторов.Цилиндрические передачи подразделяются на одно-, двух-, трех- и четырехступенчатые. Данная характеристика представлена исходя из оценки фактора количества ступеней.

Также существует еще одна классификация – по расстоянию, которое измеряется между осями валов – входного и выходного. По такому типу цилиндрические редукторы делятся на соосные и параллельноосные.

Если рассматривать способы закрепления, то по такой классификации они могут подразделяться на насадные, на фланцах, «на лапах».

Преимущества

1. Одно из главных преимуществ – это высокий коэффициент полезного действия. Именно благодаря этому данные редукторы являются экономичными в плане энергопотребления. Принято считать, что КПД такого редуктора 98%, если не брать во внимание передаточное отношение.

2. Сравнительно большая нагрузочная способность. Если для конкретно поставленных целей использовать цилиндрические редукторы, обладающие соответствующим и габаритами, то их пропускаемая мощность очень велика.

3. Довольно небольшой люфт выходного вала, обеспечивающий сравнительно высокую кинематическую точность, коей обладает представленный цилиндрический редуктор.

4. Низкая рабочая температура, чему содействует один из самых высоких КПД. Ввиду этого совершенно нет масштабных энергетических потерь. Энергия в большинстве своем полностью передается от источника напрямую получателю.

5. Возможность реверса, несмотря на передаточное число, другими словам – полное отсутствие такого явления, как самоторможение. Выходной вал любого цилиндрического редуктора можно свободно вращать без каких-либо усилий.

6. Стабильное функционирование при частых запусках и остановках агрегата, вместе с этим и при неравномерных нагрузках. Эта положительная черта дает возможность их использования в приводных элементах, в которых используется пульсирующий режим работы.

Недостатки

1. Сравнительно небольшое передаточное число в режиме работы одной ступени.

2. Издают при работе во много раз больше шума, чем цилиндры, в основе работы которых лежит червячный привод.

3. К недостатку работы можно отнести и отсутствие у такового функции обратимости, а именно – самоторможения.

Области применения

Ввиду своих бесспорных преимуществ, цилиндрический редуктор, наряду с червячным является самым распространенным. Редукторы, в основе которых лежит цилиндрический привод, успешно нашли свое применение в приводах валкового оборудования, а также мешалок, экструдеров, самых разнообразных измельчителей, станков самых разнообразных конструкций.

Ограничений как таковых по применению нет. Исключение составляют лишь ситуации, когда в какой-то конкретной ситуации целесообразнее применить другой вид.

Отметим также необходимость смены масла каждые несколько смен. Делается это для того, чтобы удалить мелкую металлическую стружку в начале эксплуатации нового цилиндрического редуктора.

Перед тем, как пустить новый редуктор, необходимо перепроверить все болтовые соединения корпуса, следующим действием – провернуть редуктор на холостом ходу. Включать разрешается строго после того, как оператор убедиться в надежном креплении данного агрегата.

Нужно твердо знать, что эксплуатация допускается лишь тогда, когда обслуживающему персоналу обеспечен полный доступ к масляным пробкам – заливным, сливным, а также контроля наличия масла в агрегате.

При процессе разборки необходимо произвести отсоединение муфт и ликвидировать консольные нагрузки на окончания валов.

Цилиндрические редукторы

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

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

Цилиндрический редуктор – самый распространенный тип редукторов за счет простоты передачи и максимального КПД.

Основу редуктора составляют зубчатые передачи – прямозубые цилиндрические или конические или косозубые. Редуктор может состоять из одной или нескольких ступеней.

Число ступеней выбирается исходя из требуемого передаточного отношения – чем оно выше, тем большее число ступеней необходимо.

Описание и принцип работы:

Цилиндрический редуктор представляет собой одну или несколько последовательно соединенных цилиндрических передач, заключенных в общий корпус.

Редуктор имеет входной и выходной валы, которые посредством муфт или иных соединительных элементов соединяются с двигателем и рабочей машиной соответственно.

В свою очередь цилиндрическая зубчатая передача представляет собой пару зубчатых колес, находящихся в зацеплении друг с другом.

Когда к входному валу прикладывается вращающий момент, он, как и закрепленное на нем зубчатое колесо, приводится в движение. Посредством цилиндрической передачи усилие передается от колеса входного вала к колесу, находящемуся с ним в зацеплении.

Колеса изготавливаются разных диаметров и с разным количеством зубьев, причем колесо с меньшим числом зубьев называется шестерней, а с большим – колесом.

Вращающий момент последовательно передается с входного вала на промежуточный, а с промежуточного на выходной (в случае двухступенчатого редуктора).

Основные характеристики редукторов
Основные характеристики редукторов: КДП, частота вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип передач.
Передаточное отношение – это отношение скоростей вращений входного к скорости вращения выходного вала.
i = wвх/wвых
КПД редуктора определяется отношением мощности на входном валу к мощности на выходном валу
n = Pвх/Pвых

Классификация цилиндрических редукторов:

Цилиндрические редукторы могут классифицироваться по различным признакам, таким как количество ступеней, виды колес, виды резьбы и т.д. Рассмотрим основные варианты классификации.

В зависимости от типов зубьев колес:

прямозубые
косозубые
криволинейные
шевронные

Прямозубые колеса наиболее просты в изготовлении, однако именно они являются наиболее шумными по сравнению с косозубыми и шевронными. Кроме того, из-за постоянных ударов при контакте пар зубьев создается вибрация, являющаяся причиной повышенного износа.

Косозубые колеса более сложны по сравнению с прямозубыми, однако эксплуатационные характеристики у них выше, что выражается в меньшей шумности, меньшем износе и повышенной плавности работы.

За это приходится расплачиваться возникновением осевой силы, негативные воздействия необходимо компенсировать. Последующим улучшением косозубого колеса можно считать колесо с криволинейными зубьями.

У таких колес эксплуатационные характеристики еще выше, но вместе с тем возрастает сложность изготовления такого типа колес, для чего требуется специальное оборудование.

Недостаток косозубых колес в виде возникающей осевой силы может быть решен путем установки на валу второго такого же колеса, но имеющего противоположный наклон зубьев.

Тем самым достигается взаимная компенсация осевых сил двумя половинками колеса, которое получило название шевронное. С их помощью можно достигнуть крайне высокой плавности хода.

У шевронных колес угол зубьев, как правило, больше, чем у косозубых.

По взаимному расположению валов:

С параллельными осями валов
С перекрещивающимися осями валов

Большинство цилиндрических редукторов имеют параллельное расположение валов. В случае если оси входного и выходного вала редуктора совпадают, то такой редуктор называют соостным.

Соостный редуктор должен состоять минимум из двух передач, чтобы было возможным размещение входного и выходного вала на одной оси.

Если необходима компоновка цилиндрического редуктора с перекрещивающимися осями валов, то используются специальные винтовые колеса.

По количеству ступеней:

Одноступенчатые
Двухступенчатые
Трехступенчатые
Многоступенчатые

Выбор необходимого количества ступеней обуславливается передаточным числом, которое должен обеспечивать цилиндрический редуктор. Различной компоновкой ступеней в редукторе можно добиться различного положения относительно друг друга входного и выходного валов.

Варианты исполнения цилиндрических передач:

развернутая;
раздвоенная;
соосная.

Развернутая схема самая распространенная за счет рациональной унификации деталей редуктора. Например, одни и те же шестерни и зубчатые колеса можно использовать в разных редукторах, что приводит к удешевлению продукции в серийном производстве.

Также с целью унификации принимают левое направление зубьев для шестерни и правое для колеса. Однако в единичном производстве удобней принимать левое расположение для шестерни и правое для колеса второй ступени из-за того, чтобы уравновесить осевые силы на промежуточном валу и снизить осевые нагрузки на опоры.

Развернутую схему используют при межосевом расстоянии до 800 мм. Редукторы, изготовленные по развернутой схеме, имеют удлиненную форму, что приводит к перерасходу металла до 20% по сравнению с редуктором с раздвоенной схемой.

Раздвоенная схема может применяться для тихоходной и для быстроходной ступеней. Более рациональной является вариант с быстроходной ступенью, так как при нем возможно изготовить промежуточный вал как «вал-шестерню» и плавающий быстроходный вал.

Раздвоеная схема «разносится» за счет использования косозубых передач, фактически получая шевронную передачу.

Соосная схема предусматривает расположение входного и выходного вала на одной оси. Такие редукторы имеют массу и габариты близкие к редукторам с развернутой схемой. В данной схеме быстроходная ступень является недонагруженной, а тихоходная наоборот – перегруженой.

Двухступенчатые цилиндрические редукторы в среднем имеют диапазон передаточных отношений от 6,3, до 70.
Ресурс цилиндрических редукторов – 25 тысяч часов.
Достоинства и недостатки:
Они обладают рядом достоинств, обуславливающих столь широкое их применение:

Цилиндрические редукторы позволяют передавать усилие с высокой эффективностью, что обеспечивает их КПД в районе 98-99%. Во многом это обуславливается незначительными силами трения, возникающими в процессе работы. Это преимущество делает цилиндрические редукторы весьма экономичными, что способствовало их широкому распространению.

Высокий КПД приводит к тому, что лишь малая часть передаваемой энергии теряется безвозвратно.

Следствием этого является то, что лишь малая часть энергии идет на нагрев деталей передачи, что и обуславливает низкое тепловыделение.

Это преимущество позволяет обходиться без установки на редукторы каких-либо дополнительных систем охлаждения, а также увеличивает эксплуатационную надежность редуктора.

Способность передавать высокие мощности

Из-за особенностей конструкции цилиндрические редуктора не склонны к заеданиям, высокому КПД и незначительному тепловыделению цилиндрические редукторы хорошо подходят для передачи больших мощностей.

Если в отдельных случаях потерями можно пренебречь, когда использование другого типа редукторов более выгодно или единственно применимо, то в крупных агрегатах вопрос энергоэффективности выходит на первое место.

Надежность работы даже в условиях продолжительных период с частыми пусками-остановами

Данное преимущество во многом обусловлено небольшим трением скольжения в цилиндрической передаче, за счет чего обеспечивается малый износ рабочих деталей. В отличие от червячных редукторов цилиндрические также достаточно надежны в условиях режима работы с частыми пусками и остановами или пульсирующей нагрузкой, так как подобный режим не приводит к чрезмерному увеличению скорости износа.

Малый люфт выходного вала

В сравнении с червячными редукторами цилиндрические обладают значительно меньшим люфтом выходного вала, за счет чего достигается их высокая относительно других типов редукторов кинематическая точность, что позволяет использовать цилиндрические редуктора в системах, предъявляющих повышенные требования к точности, таких как приводы устройств позиционирования.

Возможность вращения валов в любую сторону

Данную особенность можно отнести как достоинствам, так и к недостаткам в зависимости от условий применения редуктора. Полная обратимость может быть как полезна, когда необходимо проворачивать выходной вал, так и нежелательна, если, к примеру, рассматривать подъемный механизм, в устройстве которого может возникнуть необходимость дополнительно устанавливать тормозной механизм.

Из недостатков цилиндрических редукторов обычно выделяют следующие пункты:

Ограничение по передаточному числу

Передаточное отношение одной ступени зубчатой цилиндрической передачи не рекомендуется делать больше 6,3. Соответственно, если от редуктора требуется большее передаточное число, то приходится вводить дополнительные ступени.

Это влечет за собой непомерное увеличение габаритов цилиндрического редуктора и возрастание его металлоемкости.

В большинстве случаев применение громоздких цилиндрических редукторов с большим передаточным числом является нерациональным.

При работе цилиндрического редуктора линия контакта не постоянна, а возникает вновь при вхождении в контакт очередной пары зубьев. Это приводит к тому, что показатели шумности у цилиндрических редукторов оказываются выше, чем у аналогичных червячных редукторов.

Сфера применения:

Цилиндрические редукторы являются одним из наиболее распространенных типов редукторов. Сложно назвать область, где бы они ни применялись в большей и меньшей степени. Начиная от строительства и машиностроения, заканчивая робототехникой и военно-промышленным комплексом.

Читайте также: Формы для литья шоколада

Во многом такая распространенность объясняется тем, что цилиндрические редукторы чаще всего используются в электроприводах машин или входят в состав моторов-редукторов.

Как упоминалось выше, одной из основных причин такого распространения является высокий КПД цилиндрических редукторов, что делает его использование наиболее экономически выгодным.

Расчет цилиндрического редуктора:

Как правило, перед началом проектирования часть характеристик редуктора уже задана. Положим, что передаточное число и вращающий момент на шестерне известны.

Предварительно определяется ориентировочное значение межосевого расстояния:
aw1 = K·(u∓1)·∛(Tш/u)
aw1 – предварительное межосевое расстояние, мм K – поправочный коэффициент, зависящий от твердости зубьев колеса и шестерни u – передаточное число редуктора
Tш – вращающий момент на шестерне, H·м
Далее рассчитывается окружная скорость:
v = [2·π·aw1·n1]/[6·104·(u∓1)]
v – окружная скорость, м/с aw1 – предварительное межосевое расстояние, мм n1 – частота вращения шестерни, с-1 u – передаточное число редуктора
∓1 – знак плюс соответствует внешнему зацеплению, знак минус – внутреннему
Полученное значение проверяется по таблицам допустимой окружной скорости в зависимости от степени точности передачи.
После этого производят уточнение значения межосевого расстояния:
aw = K1·(u∓1)·∛((KН·Tш)/(ψab·u·σH²))
aw — уточненное межосевое расстояние, мм K1 – поправочный коэффициент (прямозубые колеса – 540; косозубые и шевронные — 410), МПа1/3 u – передаточное число редуктора ±1 – знак плюс соответствует внешнему зацеплению, знак минус – внутреннему
KН – поправочный коэффициент нагрузки

∓1 – знак плюс соответствует внешнему зацеплению, знак минус – внутреннему Tш – вращающий момент на шестерне, H·м [δ] – допустимое напряжение, МПа

ψab – коэффициент ширины, зависящий от ширины колес
Полученное значение межосевого расстояния используют для нахождения предварительных геометрических размеров колес.
Делительный диаметр:
d2 = (2·aw·u)/(u∓1)
Ширина:
b2 = ψab·aw
Рассчитывается минимальное (из условий прочности) и максимальное (из условия неподрезания зубьев) значение модуля передачи:
mmin = [Km·KF·Tш·(u∓1)]/[aw·b2·σF]
Km – поправочный коэффициент (прямозубые колеса – 3400; косозубые — 2800) KF – коэффициент нагрузки σF – допустимые напряжения изгиба зубьев колеса или шестерни, МПа
mmax = [2·aw]/[17·(u∓1)]
Искомое значение модуля передачи выбирается из полученного диапазона, берется минимальное из стандартного ряда.
Полученное значение модуля зацепления используется для расчета минимального необходимого угла наклона зубьев (в случае косозубых или шевронных колес).
Для косозубых колес:
βmin = arcsin⁡((4·m)/b2)
Для шевронных колес:
βmin = 25°
Также с помощью модуля зацепления определяется общее число зубьев:
zоб = 2·aw·(cosβmin)/m
Полученное значение округляется в меньшую сторону, и с его помощью находится истинное значение угла наклона зубьев:
β = arccos[(zоб·m)/(2·aw)]
А также число зубьев шестерни и колеса
Для шестерни:
zш = zоб/(u∓1)

Полученное значение не должно быть меньше минимального. Для прямозубых колес оно составляет 17, а для косозубых и шевронных находится по формуле zмин=17·(cosβ)3. В случае, если получившееся значение оказывается меньше минимального, то передачу изготавливают со смещением, чтобы предотвратить подрез зубьев в ходе эксплуатации. Коэффициент смещения рассчитывается по следующей формуле:

x = (17-u)/17
Число зубьев колеса:
zк = zоб-zш
Фактическое передаточное число определяется на основе полученных чисел зубьев:
uитс = zк/zш
Получившееся значение не должно отличаться от первоначального более чем на 3% (в случае одноступенчатых), на 4% (в случае двухступенчатых) и 5% (в случае многоступенчатых).
Конечные геометрические параметры зубчатых колес:
Делительный диаметр шестерни:
d1 = (zоб·m)/cosβ
Делительный диаметр колесf:
d2 = 2·aw∓d1
«+» – для внутреннего зацепления «-» – для внешнего зацепления
В завершение проводится проверочный расчет на прочность.

Устройство и функционирование цилиндрического редуктора

Цилиндрический редуктор — механическое устройство, предназначенное для снижения скорости вращения и увеличения крутящего момента на выходном валу. Применяется в электрических, пневматических и гидравлических приводах промышленного оборудования различного назначения. Считается одним из самых распространенных типов редукторов, отличается высоким КПД и простотой конструкции передач.

Принцип действия и область применения

Цилиндрический редуктор включает в себя одну или несколько последовательно соединенных механических передач, состоящих из шестерней и зубчатых колес, размещенных на валах.

При приложении крутящего момента к входному валу он начинает вращаться, приводя в движение размещенную на нем шестерню. Благодаря сцеплению с зубчатым колесом, которое имеет больший диаметр, начинает вращаться вал, на котором оно размещено.

При этом угловая скорость уменьшается, а крутящий момент пропорционально возрастает.

В случае многоступенчатой схемы редуктора крутящий момент передается на промежуточный, а затем на конечный вал. Все конструктивные элементы размещены в едином корпусе, заполненном смазочными материалами, снижающими силы трения между шестернями.

Основная область применения цилиндрических редукторов — приводы следующих промышленных механизмов:

Системы автоматизации и управления.
Подъемное и тяговое оборудование.
Приводы строительных машин и механизмов.
Конвейерный транспорт и насосные установки.
Измельчительное оборудование.
Прессы.

Благодаря высокому КПД, цилиндрические редукторы могут использоваться в приводах практически любого оборудования, но только в том случае, если не предъявляются жесткие требования по габаритам, так как установки этого класса имеют внушительные размеры.

Преимущества и недостатки

Конструкция цилиндрического редуктора определила целый ряд плюсов механизма, а именно:

Способность передавать большую мощность практически без потерь и создавать высокий крутящий момент.
Обладает одним из лучших показателей КПД среди других редукторов. Коэффициент полезного действия может достигать 98%.
Возможность эксплуатации с неравномерной нагрузкой, с частыми пусками и остановками, в длительном режиме.
Отсутствие эффекта самоторможения, позволяющее проворачивать выходной вал вручную при выключенном двигателе.
Невысокий нагрев корпуса и основных конструктивных элементов при работе.
Сравнительно небольшой люфт выходного вала, обеспечивающий высокую кинетическую точность цилиндрического редуктора.
Высокая надежность и соответствующий рабочий ресурс механизма, который может превышать 25 тысяч часов.
Высокая вариативность основных рабочих узлов позволяет подобрать или собрать цилиндрический редуктор практически под любую задачу.

Для объективности отметим и недостатки механизмов этого класса:

Невысокое передаточное число ступени редуктора. Максимальное значение не может превышать 1 к 6,3. Для увеличения показателя потребуется реализация многоступенчатой схемы редуцирования.
Значительные габаритные размеры у установок с высоким передаточным числом.
При работе цилиндрический редуктор создает существенный шум.
Отсутствие самоторможения также несколько ограничивает сферу применения или требует применения специальных тормозящих устройств.

Следует сказать, что благодаря простоте конструкции цилиндрический редуктор отличается вполне невысокой стоимостью.

Основные виды цилиндрических редукторов

В зависимости от назначения и требуемых технических характеристик цилиндрический редуктор может комплектоваться несколькими ступенями передачи с шестернями различного типа. Чаще всего в механизме используют прямые, косозубые и конические шестерни. По конструкции различают несколько основных видов механизмов, получивших применения в различных типах привода.

Цилиндрические соосные редукторы

У редукторов этого класса входной и выходной валы находятся на одной оси. Благодаря этому существенно упрощается компоновка привода. Отметим, что соосные цилиндрические редукторы никогда не бывают одноступенчатыми. Для возвращения выходного вала на входную ось требуется минимум 2 ступени передач.

Производители предлагают большой перечень модификаций различной мощности от нескольких десятых ватта до сотен киловатт. Благодаря этому соосные редукторы получили широкое применение как в системах автоматизации и телеуправления, так и в мощных промышленных приводах производственного и подъемного оборудования.

Конические цилиндрические редукторы

Такой тип механизмов применяется при необходимости обеспечить пересечение осей входного и выходного валов. Обычно эти элементы располагаются под углом 90 градусов. Производители предлагают модификации в горизонтальном и вертикальном исполнении.

Конический цилиндрический редуктор имеет многоступенчатую схему. Причем в качестве первой ступени выступает именно коническая передача. Благодаря этому обеспечивается большая плавность работы при преобразовании большой угловой скорости и крутящего момента, передаваемого от приводного двигателя.

Следует отметить и полную взаимозаменяемость с редукторами червячного типа, что существенно расширяет сферу применения устройства.

Одноступенчатые механизмы

Наиболее простой тип цилиндрических редукторов, отличающийся невысоким передаточным числом. Как уже говорилось, максимальное значение ограничивается показателем 1/6,3, поэтому сфера применения этого оборудования ограничена. Используется в приводах, для которых не требуется значительное снижение скорости выходного вала.

Оборудование может поставляться с различным расположением валов, но редуктор такого класса не может быть соосным. Не применяется одноступенчатая схема и в конических цилиндрических редукторах. Простая конструкция механизма существенно упрощает техническое обслуживание и повышает срок службы оборудования.

Двухступенчатые установки

Двухступенчатые цилиндрические редукторы получили наибольшее распространение. Такая конструкция позволяет увеличить передаточное число механизма без существенного увеличения габаритов. Состоит из 3 валов с шестернями. На первой быстроходной ступени чаще всего используют косозубые шестерни, позволяющие повысить надежность механизма за счет большей площади сцепления.