Что значит соосный редуктор

Назначение и применение цилиндрических редукторов соосного типа

Общие сведения о механизме, его предназначение

Конструктивная особенность этого механического устройства состоит в совмещении на одной оси; расположение на общем рабочем валу мотора и редуктора.

В зависимости от разновидности редуктора, его конструктивным устройством, определяемое в этом случае типом передачи вращающего момента в механизме редуктора, их разделяют на следующие виды:

— волновые;
— планетарные;
— червячные.

Цилиндрический соосный редуктор носит своё название не по соответствию со своим внешним видом. Такое определение связано с цилиндрической формой деталей внутри редуктора.

В частности, это шестерни, посредством которых и передаётся вращение с определённым передаточным числом оборотов от электродвигателя.

Редуктор в основном служит как промежуточный привод, снижающий число оборотов основного привода, вместе с этим повышая его мощность в несколько раз.

В этом и заключается основная функциональная особенность цилиндрического редуктора; обеспечивать работу большого механического оборудования на производстве электродвигателями сравнительно небольшой мощности.

Его конструктивное устройство предусматривает эксплуатацию предпочтительно в горизонтальном положении, поскольку это способствует большей эффективности редуктора, а его КПД, может достигать до 98%. Однако такой высокий показатель зависит ещё от передаточного числа ступеней в приводе.

Редукторы могут ещё отличаться между собой формой зубьев на передаточных шестернях; прямозубые и скошенным зубом.

Редукторы, оснащённые шестернями с прямыми зубьями, имеют свои недостатки, выражающиеся интенсивным износом самих зубьев, поскольку зацепление происходит резко по всей их длине. При этом работа редуктора сопровождается повышенным шумом.

Двухступенчатые соосные редукторы с непрямолинейным расположением зубьев более практичны. За счёт того, что зацепление между косыми зубьями происходит как бы ни всей рабочей поверхностью сразу, а постепенно и последовательно каждого следующего зуба, а шум и вибрация практически отсутствуют.

В связи с этим вращение зубчатых деталей происходит легче, они не нагреваются, а их износ незначителен.

Применение двухступенчатых цилиндрических редукторов

Благодаря своим широким возможностям цилиндрические редукторы стали незаменимыми узлами для привода большого перечня механического оборудования во всех сферах промышленности.

За счёт разницы передаточных величин вращения, между сопряжёнными шестернями в редукторе, можно получить определённую скорость и большую мощность вращения на выходном валу относительно высокого скоростного режима, но малой мощности приводного агрегата; обычно это электродвигатель.

Более убедительным примером возможностей таких редукторов могут послужить огромные подъёмные краны большой грузоподъёмности на производстве или строительных площадках.

Все рабочие манипуляции; подъём, опускание грузов, и даже передвижение с ними, осуществляются благодаря использованию таких редукторов.

Источник

Назначение и применение цилиндрических соосных редукторов

На предприятиях различных сфер специализации, «трудятся» сотни узлов, станков и механизмов, требующих высокой скорости вращения валов. Однако также часто требуется снизить частоту вращения вала и повысить усилие. Прямое подключение к приводу электродвигателя такого результата не даст. Для преобразования скорости в усилие используют редукторы. В этой статье мы рассмотрим конкретный вид этих механизмов, носящих имя соосных. Итак, соосный редуктор это особый тип передачи, в которой быстроходный и тихоходный валы лежат на одной линии.

Эта конструктивная особенность обеспечивает соосные редукторы рядом уникальных преимуществ, а в частности:

высоким показателям КПД;

настройкой вращения вперед и назад;

способностью работать при разном уровне интенсивности нагрузок, частоте включений режимов.

Помимо всего прочего, данный тип передач весьма универсален, и может применяться повсеместно, кроме взрывоопасных зон.

Как мы уже отметили, особенностью устройства соосных решений является размещение на одном валу редуктора и мотора. Мы разобрались с тем, что такое соосный редуктор, и теперь рассмотрим внутреннюю градацию этих механизмов.

Разновидности соосных редукторов

К соосным моделям относятся планетарные, цилиндрические и волновые передачи.

Цилиндрический приводной механизм производится в двух типовых исполнениях: с горизонтальным и вертикальным размещением валов.

Планетарные передачи состоят из центральной и вспомогательных шестерней. Классифицируются в зависимости от количества ступеней (одно-, двух-, трехступенчатые).

Волновые – наиболее специфическая группа механизмов, состоящая из шестерней и роликовых генераторов волн. Основным элементом, задающим движение выступает деформируемое колесо, на которое воздействует генератор волн

Если внимательно разобрать назначение работы редуктора каждого конструктивного подвида, то больше всего слабых мест мы обнаружим у цилиндрических моделей. В числе минусов: небольшое передаточное число в диапазоне одной ступени, жесткая и шумная работа, если сравнивать с червячными редукторами. Для использования механизма в схеме с большими мощностями, потребуется устройство плавного пуска, а это дополнительные затраты.

Применение двухступенчатых моделей соосных редукторов

Несмотря на недостатки именно цилиндрические модели соосного типа получили широкое распространение и стали незаменимыми агрегатами для многих сфер промышленности и производственного сектора. Повышенным спросом пользуются двухступенчатые версии цилиндрических передач. Благодаря разнице передаточных величин вращения, можно настроить требуемую скорость и мощность на выходном валу при относительно невысокой мощности электродвигателя.

Данный эксплуатационный плюс отлично демонстрируют подъемные краны повышенной грузоподъемности. Подъем, опускание груза, перемещение в пространстве, осуществляется за счет непосредственного участия редукторов.

Перед тем, как продолжить ответ на вопрос, где используется цилиндрический соосный редуктор, вспомним о том, что данный тип передач способен обеспечить поддержку высокого крутящего момента на выходном валу. Некоторые модели выдают крутящий момент на уровне 53100 Н/м. При установке дополнительного маховика на валу, можно выйти за границы предельной нагрузки. Так делают для настройки:

Гильотинных ножниц повышенного разрезного усилия

Молотов, штамповочного оборудования;

Но здесь стоит подчеркнуть, что режим работы редуктора непосредственно связан с мощностью и типом двигателя. К примеру, электродвигатели, за счет мягкого пуска и торможения не оказывают столь сильного воздействия на износ зубьев, но и не могут выдать всю мощность крутящего момента через несколько секунд после запуска, как это делают двигатели внутреннего сгорания.

Как вы уже поняли, кузнечно-прессовальное и прокатное оборудование не сможет функционировать без редукторного узла. В этих отраслях востребованы самые разные типы передач. Так, прямозубые вариации устанавливают на краны. Шевронные решения повышенной мощности, являются основной движущей силой кривошипных прессов, манипуляторов, вальцовых линий.

В правильные и прокатные станы ставят так называемые клети – многоступенчатые редукторы с несколькими выходными валами. Маленькие передачи можно встретить в электроинструменте, таком как фрезы или болгарки.

Конструктивные особенности цилиндрических соосных агрегатов

Чтобы объяснить популярность цилиндрических моделей, нужно заглянуть внутрь корпуса. Внутри соосно цилиндрический редуктор применение которого мы рассмотрели выше, состоит из:

ведущего и ведомого вала;

Все это заключено в толстый чугунный корпус и прикрыто крышкой. В одноступенчатых моделях в зацепление вступает одна пара деталей – колесо и шестерня. В двухступенчатых моделях количество деталей возрастает, появляются промежуточные оси.

Краткие характеристики цилиндрических агрегатов: максимальное передаточное значение для одной пары деталей – 6,5. Общее передаточное значение на многоступенчатой модели способно достичь 70. Коэффициент полезного действия достигает 98-99%. По этому показателю данный тип мотор редукторов находится на первом месте, опережая червячные модели.

К сожалению, недостатки также имеются. Так как в цилиндрических моделях отсутствует торможение, в определенных эксплуатационных условиях их можно применять только при наличии дополнительного усиленного тормоза.

Характерной проблемой для всех зубчатых передач выступает отсутствие защитных механизмов. В случае перегрузки, зуб просто ломается. Иногда используют шпонки, но они подбираются без точного запаса прочности. Замена сломанной детали – весьма дорогостоящее мероприятие, особенно если учесть, что некоторые элементы отдельно не продаются, и их приходится делать на заказ. Так как зуб постоянно стирается, растет расстояние между поверхностями. Менять расстояние, как в реечных и червячных узлах, нельзя, поэтому для поддержания редуктора в рабочем состоянии, приходится периодически заменять шестерни.

Источник

Редуктор от «А» до «Я»

Редуктор представляет собой составной механизм приводов машин. Его основное назначение — уменьшение частоты вращения ведомого вала при одновременном увеличении крутящего момента. Конструкцией редуктора могут быть предусмотрены одна или несколько передач зацеплением.

1. Классификация редукторов

Редуктор общемашиностроительного назначения. Этот тип оборудования представляет собой самостоятельный агрегат, используемый в приводах машин. Его технические характеристики отвечают общим для разных применений требованиям. Конструктивно общемашиностроительные редукторы могут отличаться.

Специальные редукторы разработаны для автомобильной, авиационной и других узкоспециализированных отраслей. Из названия понятно, что агрегаты этой группы должны соответствовать специфике и параметрам конкретного применения.

Редукторы можно классифицировать по следующим признакам:

• По типам передач и числу ступеней;
• По расположению осей входного/выходного валов в пространстве и относительно друг друга;
• По способу крепления.

1.1 Количество ступеней и расположение валов

У двух- и трехступенчатых редукторов развернутых и раздвоенных схем (в случае с двухступенчатыми моделями еще и соосных схем) есть ряд преимуществ перед агрегатами других типов — прежде всего это высокий КПД и устойчивость к нагрузкам. Соосные цилиндрические редукторы могут комплектоваться тихоходной ступенью с внутренним зацеплением. Планетарные и волновые агрегаты с соосным расположением осей валов также обеспечивают высокую производительность и широкий диапазон передаточных чисел.

При комплектации машин и механизмов, требующих пересекающегося расположения валов, будут эффективны двух- и трехступенчатые конические (коническо-цилиндрические) редукторы.

Агрегаты с червячными (червячно-цилиндрическими, цилиндрическо-червячными) передачами характеризуются высоким передаточным числом и низким уровнем шума. Однако КПД у таких моделей ниже, чем у цилиндрических аналогов.

Вертикальное расположение выходных валов требует меньшего пространства. В механизмах, где необходима подобная компоновка, чаще используются червячные или конические редукторы. Удобство заключается в том, что ось двигателя находится в горизонтальном положении.

Таблица 1. Классификация редукторов по расположению осей валов

Параллельные оси входного/выходного валов

• оси в горизонтальной плоскости;
• оси в вертикальной плоскости (входной вал — над или под выходным валом);
• оси в наклонной плоскости.

Совпадающие оси входного/и выходного валов (соосный)

1. Горизонтальное
2. Вертикальное

Пересекающиеся оси входного/выходного валов

1. Горизонтальное
2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала
3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала

Скрещивающиеся оси входного/выходного валов

1. Горизонтальное (входной вал — над или под выходным валом)
2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала
3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала

1.2 Типы используемых передач

1.2.1 Червячные редукторы

Червячный редуктор — наиболее распространенный тип редукторов. Привод имеет компактные размеры (в сравнении с цилиндрическими агрегатами). Передаточное отношение червячной пары может достигать 1-100 (иногда и выше).

Потенциал увеличения крутящего момента при снижении частоты вращения вала у червячных редукторов выше, чем у оборудования с другими типами передач. Передаточное число того же порядка можно получить при эксплуатации трехступенчатого цилиндрического редуктора. В червячных агрегатах для решения этой задачи достаточно одной ступени. Еще одно преимущество — простота и низкая стоимость червячных редукторов. Использование червячного зацепления позволяет снизить уровень шума передачи, обеспечить высокую плавность хода.

Функция самоторможения присутствует только в червячных редукторах. Ее принцип основан на торможении ведомого вала при отсутствии движения на ведущем валу (червяке). Самоторможение в передаче осуществляется в тот момент, когда угол подъема ведущего вала меньше или равен 3,5 градусам.

При выборе червячного редуктора следует учитывать тот факт, что при увеличении передаточного числа снижается КПД червячной передачи. Отсюда — потери энергии вследствие трения червяка об зубья колеса.

Ресурс червячных приводов составляет, в среднем, 10 тысяч часов.

1.2.2 Червячный глобоидный редуктор

Винт глобоидного червячного редуктора имеет выпуклую форму (в других червячных передачах он цилиндрический). Эта конструктивная особенность увеличивает передачу крутящего момента и мощность привода.

Глобоидные редукторы предназначены для использования в условиях, предполагающих высокую надежность, отсутствие обратного проскальзывания и динамических толчков на выходном валу. Чаще всего редукторы этого типа применяются в барабанных приводах лифтов: глобоидная пара адаптирована к переменным нагрузкам, возникающим при подъеме и торможении кабины, в состоянии поддерживать нормальную реверсивность при эксплуатации.

Таблица 2. Допустимые нагрузки для червячных глобоидных редукторов типа ЧГ

Номинальное передаточное число

Частота вращения червяка, об/мин

1.2.3 Цилиндрические редукторы

В цилиндрических редукторах устанавливаются цилиндрические зубчатые передачи. Комплектация таких приводов может отличаться положением входного/выходного валов и количеством ступеней. Одноступенчатые цилиндрические агрегаты классифицируются только по расположению валов. Передаточные числа варьируются в диапазоне 1,6-6,3.

Схемы исполнения цилиндрических пар:

• развернутая узкая;
• развернутая;
• раздвоенная;
• соосная.

Наиболее распространена развернутая схема. Она позволяет выпускать унифицированные колеса, валы и шестерни, которые подходят для производства редукторов разных типоразмеров. Этот фактор является определяющим для серийного производства, т.к. способствует снижению себестоимости выпускаемой продукции.

С той же целью выбирается левое направление зуба шестерни и правое направление колеса для всех ступеней редуктора. При индивидуальной комплектации единичного редуктора целесообразнее использовать следующую схему: левое направление зуба шестерни на первой ступени, правое — на второй ступени. Такая комплектация снизит осевую нагрузку на опоры.

Форма редукторов, проектируемых по развернутой схеме, удлиненная. Вес такого агрегата будет на 15-20% больше приводов, сконструированных по раздвоенной схеме.

Раздвоенная схема применима для тихоходной и быстроходной ступеней. Во втором варианте она наиболее рациональна, так как промежуточный вал может быть изготовлен по принципу вала-шестерни, а быстроходный вал становится «плавающим».

При соосной схеме оси быстроходного и тихоходного валов совпадают. Вес и габариты редуктора, собранного по соосной схеме, аналогичны моделям с развернутой схемой. Стоимость обоих типов агрегатов практически одинакова.

Одна из основных технических характеристик соосного редуктора — увеличенная мощность быстроходной ступени, что достигается за счет снижения нагрузки на нее. Однако конструктивно такие агрегаты более сложные.

Ресурс цилиндрического редуктора — 25 тысяч часов и более.

Таблица 3. Допустимые нагрузки для цилиндрических редукторов ЦУ (одноступенчатых горизонтальных)

Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм

Номинальная радиальная сила, Н

выходной вал

Таблица 4. Технические параметры цилиндрических редукторов Ц2С (двухступенчатых соосных)

Номинальные передаточные отношения

Номинальный вращающий момент на выходном валу, Нм

Номинальная радиальная сила, Н

1.2.4 Конические редукторы

Конструкцией конического редуктора предусмотрены колеса с прямыми и круговыми зубьями. Направления наклона линии зуба и вращения колеса должны совпадать. Соблюдение этого условия позволяет предотвратить затягивание шестерни в зацепление, возникающее под действием отрицательной осевой силы на шестерне.

Передаточное отношение конического редуктора — 1-5.

Зубчатое колесо устанавливается между опорами редуктора. Шестерни монтируются консольно.

1.2.5 Коническо-цилиндрические редукторы

Данный тип механизмов представляет собой гибрид цилиндрического одноступенчатого и конического редукторов. Соответственно, этой группе оборудования присущи все достоинства и недостатки агрегатов обоих типов.

Все коническо-цилиндрические редукторы имеют быстроходную коническую ступень. Такая конструктивная особенность объясняется невысокой нагрузочной способностью и, соответственно, большими габаритами агрегата. С целью уменьшения размеров привода и используется быстроходная коническая ступень.

Коническая передача может использоваться в тихоходных и промежуточных ступенях, что оправдано необходимостью снижения ее чувствительности к погрешностям при производстве и установке, минимизацией их влияния на механизм в целом.

Направление зуба в косозубой цилиндрической паре должно быть выбрано с учетом возможности вычитания осевых сил на промежуточных валах.

Таблица 5. Коэффициент режима эксплуатации коническо-цилиндрических редукторов (двухступенчатых и трехступенчатых)

Характер режима нагрузки

Суточная продолжительность эксплуатации

1.2.6 Насадные редукторы

Насадными редукторами называются агрегаты с полым выходным валом. Они монтируются непосредственно на вал — без дополнительных соединений и передач. Преимущество насадных редукторов заключается в более компактных габаритах и сравнительно невысоком весе.

Насадный способ монтажа, как правило, применим к червячным и некоторым другим типам редукторов. Исключение составляет цилиндрическая соосная группа оборудования, конструктивные особенности которой затрудняют такую установку.

При резкой динамике нагрузки на выходной вал (чаще всего при нештатных ситуациях) отсутствие соединительной муфты может стать причиной преждевременного выхода из строя приводного оборудования. Поэтому эксплуатация редуктора требует создания условий эксплуатации при равномерной нагрузке. Как вариант – дополнительная защита привода.

1.2.7 Планетарные редукторы

Планетарные (дифференциальные) редукторы состоят из центральной шестерни (солнечной), расположенной в центре редуктора, вспомогательных шестерней одинакового размера (сателлитов), установленных вокруг центральной шестерни, и фиксатора (водила), обеспечивающего их надежное крепление. Конструкцией планетарного редуктора также предусмотрена кольцевая шестерня, внешне напоминающая зубчатое колесо. Ее предназначение – обеспечение сцепления с сателлитами. Центральная шестерня является ведущим элементов, сателлиты — ведомыми. Кольцевая шестерня всегда неподвижна.

Конструктивно исполнения планетарных редукторов могут отличаться. Модели классифицируются по количеству ступеней (одно-, двух- и трехступенчатые), кинематической схеме планетарной передачи. Тип подшипников также отличается. Подшипники качения предназначены для режимов эксплуатации на низкой скорости. В свою очередь, подшипники скольжения рассчитаны на режим высоких скоростей. Основная сфера использования планетарных редукторов — машиностроение.

Планетарные агрегаты МПО классифицируются как универсальное приводное оборудование. Они широко используются в приводах перемешивающих механизмов медицинской, химической, микробиологической промышленностях, а также в приводах общепромышленного назначения. Редукторы серии МПО могут эксплуатироваться в режиме 24 часа в сутки при постоянной и переменной нагрузках.

К планетарным редукторам предъявляются жесткие требования. Производство такого оборудования требует высокой точности, чтобы зубцы плотно соприкасались между собой, но при этом легко приводились в движение.

Таблица 6. Технические параметры планетарных редукторов Пз (зубчатые одноступенчатые)

Источник