Что такое редуктор технология
Редуктор. Виды и устройство. Применение и работа. Особенности
Редуктор – механическое преобразовывающее устройство, предназначенное для передачи крутящего момента с изменением его направления, скорости и тяговой силы в зависимости от необходимого значения. В классическом исполнении состоит из шестерен разного диаметра. В зависимости от соотношения размера ведущей и ведомой зубчатки может ускорять крутящий момент на ведомом валу, или наоборот делать его более медленным, но тяговым.
Что такое редуктор, как он работает, зачем используется
Механические редукторы позволяют взаимообратно изменять угловую скорость и крутящий момент. Эти величины выражаются передаточным отношением. Так, крутящий момент на входе в механизм редуктора выше, чем при выходе. При этом угловая скорость после прохождения устройства получается выше. Именно механизм такого типа обычно и подразумевается под определением «редуктор». Передаточное число данного устройства всегда больше единицы.
Также существует понятие «повышающих редукторов». Под ним подразумеваются устройства противоположного направления действия, которые способны повышать прикладываемое усилие. Такой термин не применяется в официальной литературе, однако в ГОСТах используется понятие «повышающая передача», образование которой и подразумевает использование механизма такого типа.
Сам механизм простейшего редуктора подразумевает сцепление двух шестерней разного диаметра. Ведущая, на которую оказывается вращательное усилие, имеет меньший диаметр, а ведомая больший. К примеру, если в последней количество зубцов выше в 2 раза, то если первая сделает один оборот вокруг своей оси, то соединенная с ней ведомая обернется только наполовину. При этом тяговая способность на ее валу повысится в 2 раза, против того, что выдает источник вращения.
В целом механизм классического редуктора состоит из таких деталей:
В конструкции может предусматриваться не два, а больше шестерен. Более сложные могут иметь возможность переключения ведомых элементов, чтобы получать на выходе крутящий момент с определенной изменяемой мощностью и угловой скоростью. По этому принципу работает коробка переключения передач автомобиля. Также в конструкции редуктора может предусматриваться система смазки или принудительного охлаждения.
Чтобы редуктор мог работать, важно, сцепление ведомого, ведущего и промежуточных элементов между собой. Для этого у них предусматриваются одинаковые зубья. Они идентичны по размеру, форме и шагу.
В качестве источника крутящего момента редуктора может применяться двигатель внутреннего сгорания, лопасти ветряка, гидростанции, электромотор или приводная ручка. Развиваемое ими усилие может быть недостаточным для конкретного подключенного механизма, или же ему недостает скорости. В таком случае применяются редукторы с необходимым передаточным числом.
При использовании редукторов всегда повышение скорости сопровождается снижением мощности крутящего момента и наоборот. В связи с этим важно высчитать необходимые значения передаточного числа для конкретного потребителя. Передаточное число редуктора рассчитывается в результате деления количества зубьев ведомой шестерни на ведущей. К примеру, у устройства со значениями 40 и 20 зубьев, оно составляет 2.
К примеру, если требуется использовать мотор для подъема груза путем намотки троса на барабан, то требуется невысокое вращение с малым крутящим моментом. В такой ситуации используется редуктор. Он меняет выходные характеристики, создавая оптимальный баланс между мощностью и скоростью. Хорошо эту ситуацию показывает пример велосипеда. Его звездочки соединенные роликовой цепью являются примером простого редуктора. Однако за счет того, что связка между ними происходит через цепь, то они имеют одинаковое направление вращения. Так, велосипедист выдает ограниченную мощность. Меняя сочетание ведомых звездочек при переключении передач, он может регулировать нагрузку при вращении педалей. Чем на большую ведомую звездочку выполняется переход, тем быстрее едет велосипед, но при этом крутить педали становится сложнее.
Виды редукторов
В современных механизмах применяют различные типы редукторов. Их классификация выполняется по нескольким параметрам:
Все эти параметры являются важными составляющими, которые нужно учитывать при подборе редуктора для решения конкретных задач. Одни механизмы склонны к нагреву при высоких оборотах, другие меняют угол передачи крутящего момента, третьи отличаются компактностью и т.д.
Типы передачи
По типу передачи выполняется разделение редукторов на 4 вида:
Червячный тип
Состоит из червячного вала с винтовой накаткой, подобной резьбе, и зубчатого колеса с косыми зубами. С его помощью выполняется увеличение крутящего момента с уменьшением количества оборотов привода. Червячные редукторы получили распространение в разных сферах. К примеру, их устанавливают на привод автоматических ворот, станки по обработке металлов, электроподъемники. Устройство отличается приемлемым КПД. Оно встречается как в компактном исполнении, так и в виде больших промышленных механизмов. Размер редуктора влияет сугубо на механическую прочность. Перегрузка компактного механизма приводит к деформации вала или повреждению зубьев на шестерни. Чем крупнее редуктор, тем ниже такая вероятность.
Червячные редукторы отличаются сравнительно низким уровнем шума. Они имеют эффект самоторможения. При прекращении вращения они быстро останавливаются, а не оборачиваются по инерции. Специфика использования червячных редукторов заключается в том, что в них приводной вал располагается под прямым углом относительно ведомого. Это обусловлено особенностью стыковки червячного винта с шестерней.
Цилиндрический
Состоит только из шестерен в корпусе, насаженных на валы. За счет этого направление передачи крутящего момента не изменяется, как в червячном механизме. Устройства этого типа могут применяться как для повышения, так и снижения крутящего момента. Зачастую в их конструкции применяются промежуточные шестерни, чтобы пройти более точную коррекцию передаточного числа.
Чтобы зубчатые редукторы были действительно эффективными, в них применяется набор шестерен, расположенных ступенями. Такие устройства называют ступенчатыми. Первая пара выполняет преобразование крутящего момента в одно значение, после нее оно передается с другим и т.д. Естественно подобные сложения всегда влекут за собой снижение надежности и простоты ремонта. Подобные устройства могут иметь различные габариты, даже весьма компактные, несмотря на большой набор деталей
Планетарный редуктор
Имеет существенные отличия от обычного зубчатого и червячного. Его особенность в соосности входящего и выходящего потока мощности. Внутри корпуса редуктора имеются зубья. Данная деталь называется корончатая шестерня. Это обеспечивает сцепку с тремя, четырьмя или более сателлитными зубчатками. Те в свою очередь соединяются между собой водилом. При вращении они раскручивают центральную шестерню, называемую солнечной.
Существуют различные конфигурации планетарного редуктора, у которых в качестве опорного звена применяется:
На практике можно использовать в качестве ведущего и ведомого любое звено планетарного редуктора. Однако в зависимости от применяемого варианта, рабочие качества механизма меняются. Такие устройства используются на гусеничной технике, грузовых машинах, больших лебедках, в конструкции автомобильного стартера.
Реверсивное движение
Специфика механики работы редуктора подразумевает, что при раскручивании ведущей шестерни в одну сторону, ведомая вращается в противоположную. Во многих случаях это не имеет никакого значения, или решается дальнейшей модернизацией механизма, принимающего передаваемый крутящий момент.
Если реверсивное движение является неприемлемым, для решения этой проблемы редуктор предусматривает промежуточную шестерню. Она сцепляется с ведущей, и в результате воздействия оборачивается в противоположном направлении. После этого уже в паре с ведомой крутит ее наоборот. Таким образом, направление вращения на выходе с редуктора получается такое же, как и на входе.
Применение промежуточной шестерни никак не влияют на конечное передаточное число, при условии их правильного расчета. Также при корректировке на них количества зубьев, можно менять фактические параметры редуктора, уменьшая ведомую зубчатку для компактности механизма.
Нередко в конструкции редукторов можно встретить целый ряд из промежуточных шестерен в непарном количестве, хотя на практике достаточно одной зубчатки. Увеличение их количества вызвано необходимостью удлинения передачи, к примеру, если требуется, чтобы ведомый вал расположился с большим выносом в сторону относительно ведущего.
Также в редукторах может использоваться увеличенное количество промежуточных шестерен разного размера с целью отбора от каждой из них крутящего момента с определенной угловой скоростью. Это требуется для функционирования вспомогательных механизмов. К примеру, с одной из зубчаток может сниматься вращение для работы маслонасоса принудительной смазки и т.д.
Что такое редуктор
Помещенную в отдельном корпусе зубчатую или червячную передачу называют редуктором. Его прямое назначение – увеличение крутящего момента при сниженной частоте вращения. Редуктор от двигателя передает увеличенный крутящий момент на оборудование, которые приводится в действие мотором.
Устройство редуктора имеет простую конструкцию и включает такие рабочие элементы:
В зависимости от типа механической передачи существуют разные типы редукторов, которые применяются в разных отраслях промышленности: в металлургии, строительстве, нефтегазовой отрасли, в грузоподъемных механизмах и обрабатывающих машинах. Область применения редукторов неограниченная. Это связано с большим разнообразием конфигураций редукторов, которые можно классифицировать по различным признакам: по типу используемой передачи, по назначению.
Виды редукторов
При выборе механизма и для оценки его рабочих параметров применяют такие технические характеристики редуктора:
Существуют редукторы с разным числом ступеней, работающие с одной или несколькими передачами: многоступенчатые, двухступенчатые и одноступенчатые. Различие в конструкции таких редукторов заключается в параллельном размещении осей валов. Ступенью принято считать одну пару зубчатые колес, которые и являются передачей, обеспечивающей преобразование крутящего момента и частоты вращения. Количество ступеней в редукторе приравнивается к количеству валов, уменьшенному на один.
В зависимости от технических характеристик и особенностей конструкции выделяют разные виды редукторов: механические и турбинные.
Механические редукторы предназначены для уменьшения количества оборотов двигателя с одновременным повышением крутящего момента, который обеспечивает привод в промышленном оборудовании. Простейший пример редуктора – пара цилиндрических шестеренок, которые взаимодействуют, цепляясь зубьями. В таком случае ведущим колесом выступает шестеренка меньшего диаметра, а ведомой – большая.
Турбинные редукторы косозубной передачи представляют собой модульную конструкцию в чугунном корпусе. Принцип работы механизма заключается во взаимодействии косозубной шестерни и турбинного колеса. Универсальность конструкции позволяет обеспечить точный показатель крутящего момента и использовать данный тип редуктора на любых промышленных установках. Механизм работает тихо, имеет низкую себестоимость и позволяет максимально снизить затраты на обслуживание.
Мотор-редуктор
Мотор-редуктор совмещает в одном корпусе механический узел и электрический двигатель. Такой тип редуктора отличается небольшими габаритами, занимает минимум пространства, прост в монтаже и обслуживании, а также имеет высокий показатель коэффициента полезного действия. Мотор-редуктор незаменим для работы промышленного оборудования, где нужно обеспечить низкую скорость вращения. К такому оборудованию относится строительная техника, бетономешалки, конвейеры, элеваторы, дозаторы.
В зависимости от способа монтажа в промышленных машинах может быть использован: горизонтальный, вертикальный, наклонный или угловой редуктор.
Горизонтальные применяют в промышленных машинах, они выдерживают высокие рабочие нагрузки, имеют широкий диапазон крутящего момента и передаточного числа, высокий показатель КПД и низкую стоимость. Тип сцепления шестеренок в таком механизме может быть косозубным, прямозубным или шевронным.
Вертикальные используются в подъемных механизмах, устойчивы к нагрузкам переменного типа и вращаются в любом направлении, обеспечивая реверс.
Угловые модели позволяют изменить направление движения вращающегося вала под заданным углом. При этом число оборотов может оставаться неизменным или уменьшаться в несколько раз.
Типы редукторов
Типы редукторов в соответствии с классификацией по ГОСТу классифицируют по типу механической передачи и выделяют:
Учитывая технические характеристики редуктора каждого типа рассмотрим их принцип действия и особенности более детально.
Цилиндрический редуктор
Планетарный редуктор
Планетарный редуктор работает на основании передачи крутящего момента планетарным способом. Планетарная передача предполагает наличие солнечной шестерни, расположенной в центре, коронной шестерни на периферии, а также сателлитов и водила. Три сателлиты располагаются между коронной и солнечной шестеренками. Водила соединяет между собой сателлиты, которые вращаются на его осях. Крутящий момент во время движения будет увеличен во столько раз, во сколько меньше число зубьев на солнечной шестеренка в сравнении с коронной.
Конический редуктор
Конический редуктор обеспечивает передачу вращательного движения с одного вала на другой при помощи зубчатой передачи и муфт. Механизм незаменим в тех случаях, когда конструктивно требуется расположить ведомый и ведущий валы в перпендикулярном положении относительно друг друга. Показатель крутящего момента и угловая скорость регулируются при помощи изменения размеров зубчатых колес или муфты. Существуют узкие и широкие типы конических редукторов. Механизм имеет в сравнении с цилиндрическим меньший КПД и более частое заедание зубьев во время движения.
Червячный редуктор
Червячный редуктор за счет уникальной конструкции допускает вращение вала в разные стороны. Такая особенность вызывает перегрев при повышенных нагрузках, самоторможение и заедание, поэтому механизм должен эксплуатироваться при средней загруженности, не доходя до граничных показателей мощности.
Среди преимуществ выделим высокий показатель КПД до 94%, большое передаточное число при использовании одной ступени, отсутствует шум во время движения и устойчивость к неблагоприятным условиям работы.
Волновой редуктор
Волновой редуктор конструкционно отличается от других типов и включает неподвижное зубчатое колесо, гибкий элемент с зубьями и генератор волны в центре механизма. Во время вращения внутреннего элемента, гибкая шестеренка зубьями одновременно захватывает несколько зубьев зафиксированной шестерни, что создает высокую жесткость при малых люфтах. Механизм обеспечивает высокое передаточное число, имеет компактные размеры, высокая точность кинематики и плавный ход, устойчивость к повышенным рабочим нагрузкам.
Сферы применения редукторов
Редукторы применяются в тех случаях, когда в рабочем механизме требуется изменить показатель угловой скорости вращения, передающегося от привода, а также в случае, когда нужно повысить крутящий момент. В зависимости от специфики техники, где требуется использование данного механизма, применяют разные виды редукторов. Мотор-редуктор устанавливается на строительную и землеройную технику, применяется на цементных заводах, используется в машинах горнодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и в других сферах.
Червячный редуктор незаменим в механизмах, требующих обеспечения плавного движения. Такое устройство используется в лифтах, строительной технике и насосах. Во время работы достигается нужный показатель увеличения крутящего момента без создания лишнего шума во время движения рабочих узлов.
Цилиндрический редуктор наиболее распространен и применяется практически во всех сферах промышленной деятельности, включая машиностроение, робототехнику и строительство. Причиной такой популярности является высокий показатель КПД механизма и его экономичность во время эксплуатации и обслуживания.
Конический редуктор используется в машиностроении в приводах, а также в станках. Наиболее удобен механизм для расположения в поворотных механизмах, где требуется размещение ведущего и ведомого валов перпендикулярно.
Рекомендации по выбору редуктора
Выбирая редуктор, нужно учитывать основы нетехнические характеристики узла и его совместимость с имеющимся оборудованием, на которое он будет установлен. Детальная техническая характеристика и кинематическая схема редуктора предоставляются каждым производителем, чтобы обеспечить потребителя нужной информацией о принципе действия механизма и его особенностях.
Во время выбора редукторов учитывается:
Подбор нужного редуктора сводится к математическим расчетам предполагаемой рабочей нагрузки и условий эксплуатации агрегата. Учитывая указанные в технической документации параметры, выбор осуществляется поэтапно:
Чтобы не выполнять математические расчеты и исключить вероятность ошибки, можно воспользоваться помощью специалистов. Любая ошибка в вычислениях приведет неизбежному выходу из строя редуктора или работающего вместе с ним оборудования, что повлечет за собой затраты на дорогостоящий ремонт. Только детальные расчеты, соблюдение правильного поэтапного подхода к выбору агрегата поможет сохранить его работоспособность длительное время и исключить преждевременный выход из строя.
Редуктор: устройство, принцип работы, виды, назначение
Редуктор: определение, назначение, устройство, виды
Редуктор – механизм, изменяющий крутящий момент и мощность двигателя, присутствует практически в любой машине и станке. Он является частью трансмиссии автомобиля и регулирует с высокой точностью перемещение в точных приборах. Что такое редуктор с технической точки зрения? Это одно или несколько зубчатых зацеплений, взаимодействующих между собой и понижающих количество оборотов двигателя до приемлемой скорости вращения исполняющего узла. Вместо ведущей шестерни может быть червяк.
Устройство и принцип работы
Редуктор без дополнений газовый или гидравлический, подразумевает механическое устройство для изменения угловой скорости и крутящего момента. Он работает по принципу Золотого правила, когда передаваемая вращением мощность практически не изменяется, уменьшается на КПД.
Устройство
Простейшее устройство редуктора, это зацепление из шестерни и зубчатого колеса. Крутящий момент передается через непосредственный контакт зубьев – элементов детали. Они движутся с одинаковой линейной скоростью, но разной угловой. Количество вращений шестерни и колеса за единицу времени разное, зависит от диаметров деталей и количества зубьев.
Шестерни и колеса неподвижно закреплены на валах или изготовлены совместно с ними. В корпусе может быть от одной до нескольких пар зубчатых зацеплений. На сборочном чертеже редуктора хорошо видно его устройство и составные части:
Корпус в самом низу имеет отверстие для слива масла и приспособление контроля уровня смазочных материалов, глазок или щуп. Разъем с крышкой совпадает с плоскостью расположения осей.
На кинематической схеме редуктора схематически указаны зубчатые соединения, расположений валов и направление вращения. Также показан тип зуба, прямой или наклонный. По кинематической схеме можно определить количество ступеней, передаточное число и другие характеристики, как работает данный редуктор.
Принцип действия
Принцип работы механического редуктора основан на передаче вращательного момента от одного вала другому посредством взаимодействия зубчатых деталей, неподвижно закрепленных на них. Линейная скорость зубьев одинаковая. Она не может быть разной, поскольку контакт жесткий.
Принципом действия редуктора является давление зуба на поверхность аналогичного со смежной детали и передача при этом усилия, двигающего ведомое колесо. В результате скорость вращения уменьшается. На выходном валу создается усилие, которое способно привести в движение исполняющий механизм.
Главная пара всегда первая, быстроходная шестерня или червяк, соединенный с двигателем и соответствующее ему колесо. По ее типу определяется и весь узел. Количество ступеней равно количеству зацеплений, имеющих передаточное число больше 1.
Кроме рабочих шестерен могут использоваться паразитки – шестерни, которые не изменяют крутящий момент, только направление вращения колеса и соответственно вала, на котором оно расположено.
Маркировка
В условном обозначении редуктора имеется ряд цифр и букв, указывающих на его параметры и тип. Первым стоит указание на количество ступеней и вид зубчатого зацепления:
Комбинированные модели обозначаются несколькими буквами, начиная с первой пары:
Количество передач данного вида указывается цифрой перед буквой.
Горизонтальное расположение считается нормой и не имеет своего обозначения. Для вертикального узла после обозначения типа передач ставится буква В. Б – означает быстроходную модель. За ним ставится условное числовое обозначение варианта сборки.
Далее указывается расстояние между осями ведущего и выходного вала, передаточное число цифрами и форма выходного вала буквенным обозначением, например, Ц – цилиндрический хвостовик, К – конический.
В маркировке может присутствовать указание на климатическое исполнение, например, для тропиков, северных районов, по какому госту выполнено.
Например: 1Ц2У-250-31,5-22-М-У2. Двухступенчатый цилиндрический с горизонтальным расположением. Межцентровое расстояние валов тихоходной ступени 250 мм, передаточное число 31,5. Вариант сборки узла 22, хвостовик по типу муфты, климатическое исполнение соответствует ГОСТ 15150-69.
Электрический привод – мотор и передаточный узел в одном корпусе, имеет несколько отличающуюся маркировку. Вначале стоит буквенное обозначение марки сборного привода, указывается скорость вращения выходного колеса, поскольку она постоянна, соединена с одним электродвигателем.
Принципиальное устройство агрегата
Корпус редуктора обычно выполняется из литого металла повышенной прочности с термозащитным покрытием. Например, это может быть литейный чугун или стальной сплав. Если технологическими требованиями ставится задача облегчения конструкции, то могут использоваться и легкосплавные корпуса. Внешняя часть имеет узлы для крепления – так называемые лапки и ушки, благодаря которым агрегат надежно фиксируется к месту эксплуатации. Также предусматриваются каналы для герметизации и уплотнения, препятствующие вытеканию технических жидкостей. Но что такое редуктор изнутри? В центральной части размещается механическая инфраструктура, непосредственно обеспечивающая силовой крутящий момент на базе моста. Это система ведомых и ведущих шестерней, которые взаимодействуют с валом. Ведомая группа обычно превосходит по размерам ведущую, а также имеет больше зубцов, перемещающих функциональные узлы.
Классификация по основным признакам
Современные инженерно-технические стандарты предусматривают классификацию редукторов по следующим признакам:
По пространственному расположению ключевых элементов эти устройства подразделяются на редукторы вертикального исполнения и традиционные горизонтальные. Конструктивное исполнение предусматривает два дополнительных вида: чистый механический редуктор, и редуктор с двигательной установкой (мотор-редуктор). Однако общепринятой классификацией редукторов считается таковая по типу используемого передаточного узла (передачи).
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.
Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:
А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей
Общие особенности и дополнительные характеристики
Как было отмечено ранее, редукторы практически не встречаются в чистом виде. Так, вертикальные цилиндрические редукторы чаще всего имеют несколько конических передач, расположенных горизонтально. В червячных редукторах используются двухступенчатые винты с дополнительным выходным валом. Кроме того, все редукторы могут изготавливаться с двух конструктивных вариантах: чисто механические и мотор-редукторы. Последние получили самое широкое распространение и представляют собой единое устройство, совмещающее в себе электродвигатель, редукторный механизм и различные вспомогательные элементы.
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней
| Цилиндрический | Одноступенчатый | Одна или несколько цилиндрических передач | Параллельное |
| Двухступенчатый; трехступенчатый | Параллельное или соосное | ||
| Четырехступенчатый | Параллельное | ||
| Конический | Одноступенчатый | Одна коническая передача | Пересекающееся |
| Коническо-цилиндрический | Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый | Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач | Пересекающееся или скрещивающееся |
| Червячный | Одноступенчатый; двухступенчатый | Одна или две червячные передачи | Скрещивающееся |
| Параллельное | |||
| Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | Двухступенчатый; трехступенчатый | Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача | Скрещивающееся |
| Планетарный | Одноступенчатый; двухступенчатый; трехступенчатый | Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов | Соосное |
| Цилиндрическо-планетарный | Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый | Комбинация из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач | Параллельное или соосное |
| Коническо-планетарный | Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый | Комбинация из одной конической и планетарных передач | Пересекающееся |
| Червячно-планетарный | Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый | Комбинация из одной конической и планетарных передач | Скрещивающееся |
| Волновой | Одноступенчатый | Одна волновая передача | Соосное |
Ресурс передач, валов и подшипников редукторов
| 90%-ный ресурс передач и валов | Цилиндрический, конический, коническо-цилиндрический, планетарный | 25000 |
| 90%-ный ресурс подшипников | Червячный, глобоидный, волновой | 10000 |
| Цилиндрический, конический, коническо-цилиндрический, планетарный | 12500 | |
| Червячный | 5000 | |
| Глобоидный, волновой | 10000 |
Чем редуктор отличается от дифференциала?
Данный агрегат часто путают с редуктором, что не совсем правильно, хотя на то есть веские причины. Действительно, оба узла входят в одну конструкционную систему, отвечающую за передачу и распределение крутящего момента. Что такое редуктор в данной инфраструктуре? Это механизм, который понижает или повышает частоту вращения, передавая движение дифференциалу. Последний, в свою очередь, не влияет на динамику работы крутящего момента, а лишь распределяет усилие между осями. По этой причине дифференциал и называют межосевым. Впрочем, есть и разновидность межколесных агрегатов, которые могут также менять пропорции крутящего момента, транслируя его на колеса при поворотах.
Передний и задний редукторы – в чем разница?
Если рассматривать элементы обоих редукторов в отрыве от общей системы, то определить его принадлежность к приводу не удастся. Но при сравнительном анализе выяснится, что ведомые шестерни у заднего механизма будут крупнее. В остальном же меняется только конфигурация расположения совмещенных узлов. В частности, редуктор заднего моста находится вдоль продольной линии автомобильного корпуса вместе с коробкой передач и двигателем. За гибкость сцепки при этом отвечает карданный вал. В системе с передним приводом задействуются редукторы угловых скоростей шарового типа. В остальном механика работы остается одинаковой.
Основные характеристики редуктора
К наиболее значимым технико-эксплуатационным параметрам редуктора можно отнести следующие:
Червячный редуктор
Достаточно простой и поэтому распространенный механизм, принцип действия которого предусматривает использование передачи с червячной резьбой в профиле. С точки зрения эксплуатации, это оптимальное решение для передачи оборотов между двумя осями, расположенными перпендикулярно. В частности, редукторы этого типа применяются в рулевом управлении легкового транспорта. К преимуществам червячных систем относят возможность выработки в одной ступени высокого передаточного числа (до нескольких сотен). Кроме того, червячный редуктор бесшумен, отличается плавным ходом и не требует применения тормозных устройств, поскольку предусматривает активацию собственного механизма торможения при достижении определенного уровня передаточного числа.
Чем выделяется редуктор в машине?
Каждый редуктор автомобиля обладает присущими характеристиками, основной из которых является – передаточное число, которое отражает отношение между угловой скоростью ведущего/ведомого валов. Высокий показатель передаточного числа характерен для грузовых автомобилей, низкий показатель – для легковых.
Следует отметить, что в легковых автомобилях вес редуктора заметно ниже, благодаря чему они развивают большие скорости. Индекс передаточных чисел определяется числом зацепок ведомой шестерни с ведущей за один оборот. Например, если индекс составляет 4.8, значит за единственный полный оборот ведущей шестерни, ведомая производит сцепку 4 целых и 0,8 раза.
С какими трудностями можно столкнуться?
Чаще всего, слабым местом автомобильного редуктора являются рабочие комплектующие, то есть те, которые подвержены значительному износу. Основной причиной являются повышенные нагрузки и длительное масляное голодание. Последний фактор связан с дефицитом или полным отсутствием трансмиссионной жидкости.
О поломке редуктора в автомобиле свидетельствует неприятный звук, гул, вибрация и щелчки в узлах, в которых сообщаются шестерни и подшипники. Если из строя вышли сальники, наблюдается течь трансмиссионной жидкости, регулярно просачивающиеся через образовавшиеся трещины.
редуктор в автомобиле поломка
Повреждение корпуса с обрывом креплений – нечастое, но весьма опасное явление. Оно происходит вследствие наезда транспортного средства на какое-то высокое или острое препятствие. В 70% случаев после подобного происшествия в месте крепления корпуса образуется трещина или группа трещин. Сразу они не вызовут никаких проблем, но в дальнейшем в них попадает грязь, пыль, вредящая структуре трансмиссионной жидкости.
Впоследствии сырье не может выполнять ранее возложенные на себя функции охлаждения и смазки шестерен. Это приводит к их перегреву, износу и даже поломке зубьев. Если корпус автомобильного редуктора подвергался повреждениям, об этом может свидетельствовать громкий гул от работающих элементов. Это заметно влияет на акустику и комфорт при езде. В местах повреждения корпуса или его креплений образуется течь масла.
Как решить проблему поломки автомобильного редуктора
Поскольку мы разобрались, для чего необходим редуктор в автомобиле и изучили основные поломки, следует изучить способы решения возникших проблем. Чтобы редуктор не вышел неожиданно из строя, необходимо соблюдать технологический регламент обслуживания транспортного средства и не забывать о замене трансмиссионной жидкости через каждые 100 000 км пробега.
Вторым вариантом, когда потребуется провести срочную замену трансмиссионной жидкости, является вынужденная замена сальников. Такой вариант также приветствуется автомобильными пользователями.
Вытекает масло из редуктора фото
Если вы обнаружили в работе трансмиссии автомобиля какие-то неполадки, указывающие на сбой в работе редуктора в автомобиле, незамедлительно обратитесь в автомобильный сервис для полноценной диагностики. Это позволит избежать непредвиденных трат и заметно сократить стоимость ремонта и обслуживания.
Техническое обслуживание редуктора
Редуктор заднего моста работает в повышенных нагрузках. Срок эксплуатации заднего редуктора зависит от периодического прохождения ТО, режима эксплуатации.
Признаком неисправности редуктора заднего моста, при которым следует провести диагностику и, в случае необходимости, сделать ремонт, является появление шума. Шум редуктора — это гул, который легко ощущается во время езды и который закладывает уши движении на дальнее расстояние.
Обычно, при появлении шума редуктора, всегда приходится делать капитальный ремонт или менять полностью. В зависимости на какой передаче едет автомобиль и на какой скорость, шум может быть разным.
Какие шумы редуктора могут быть:
Неисправности редуктора
Чаще всего поломки редуктора, как составного элемента автомобильной трансмиссии зачастую связаны полной выработкой ресурса деталей, которые требуют последующей замены. Основными причинами способствующими последующим неисправностям редуктора заднего моста являются: — изношенные сальники хвостовика; — изношенные подшипники хвостовика и дифференциала; — вышедшие из строя элементы дифференциала; — изношенные или сломанные детали главной пары. Признаки сломанного редуктора заднего моста не заметить попросту невозможно. Это и течь масла из самого редуктора, и характерный завывающий звук, который исходит из этого узла при движении. Всё это сразу же выдаёт причину поломки. И если протечку трансмиссионного масла устранить достаточно просто, поставив новый сальник хвостовика, то шум, который издаёт поломанная трансмиссия, убрать не так то и просто.
В первую очередь следует проверить не исчезает ли шум при движении машины накатом. Если он пропадает, то причина шума, естественно в главной паре редуктора. Если же шум и гул никуда не пропали, тогда, скорее всего, причина это заключается в сломанных подшипниках
хвостовика или дифференциала. Почему так просто получается диагностировать такие серьёзные неисправности? Отвечаем. Во время движения автомобиля накатом, элементы главной пары не соприкасаются с усилием, следовательно они не в состоянии каким бы то ни было образом повлиять на появление странного шума в автомобиле.
Отметим то, что зачастую главная пара подвержена повышенному износу по причине низкого уровня масла. Когда детали редуктора недостаточно смазаны, это естественно подвергает их очень большим фрикционным и тепловым перегрузкам. А уровень масла, в свою очередь, резко снижается из-за неисправностей в сальнике, который становится непригодным для эксплуатации при плохо затянутой гайке хвостовика. Следующей причиной, приводящей к замене редуктора заднего моста, является повышенная нагрузка трансмиссии, которая возникает при длительном использовании машины с сильным перегрузом. Также не исключайте дефект деталей с конвейера, которые установлены на задний редуктор, стоимость которого непомерно завышена.
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.
Межосевой дифференциал
Например, автомобиль повернул – внешнее колесо получило больший крутящий момент, внутреннее – меньший. При этом ведущая ось работает вся — оба колеса на оси работают вместе, с чем долго не могли справиться автопроизводителя порядка 80-ти лет назад.
Вот для чего принято использовать дифференциал в автомобилях:
фото редуктор Цилиндрическая косозубая передача.
Автомобильный дифференциал: устройство, неисправности и методика выбора
Дифференциал по праву называют одним из важнейших элементов автомобильной трансмиссии. Именно он может обеспечить вращение колес с различными угловыми скоростями. Энергия для вращения, как несложно догадаться, берется от двигателя. Ранее в разделе «Полезные советы» Avto.
pro уже публиковал материал, посвященный редуктору заднего моста. Так вот, в этом материале дифференциал упоминался лишь вскользь, однако было сказано, что данное устройство является весьма сложным и требует комплексного разбора в рамках отдельной статьи. Что ж, вы читаете именно эту статью.
Предлагаем ознакомиться с устройством дифференциала, принципом его работы, а также основными неисправностями.
Назначение дифференциала
Автомобильный дифференциал признав распределять крутящий момент, полученный от карданного вала, между колеса передний или же задней оси. Последнее зависит от типа привода. При этом обеспечивается вращение колес без пробуксовки – это очень важный момент, хотя его мы еще затронем. Может показаться, что с этой задачей отлично справится и обычный редуктор.
На деле же оказывается, что редуктор оказывается абсолютно неэффективным в тех случаях, когда на каждое из ведущих колес оказывают неодинаковую нагрузку. Например, одно колеса наезжает на препятствие, тем временем как второе движется по ровной поверхности. Из этого следует вывод, что трансмиссия нуждается в специальном узле, который перераспределяет крутящий момент исходя из условий на дороге.
Им и является дифференциал.
Как и в случае редукторов, дифференциалы могут располагаться в разных местах. В зависимости от привода транспортного средства выделяют следующие схемы расположения дифференциала:
При отсутствии дифференциала или полном выходе его из строя автомобиль резко теряет в маневренности. Автотранспорт начала прошлого века особенно страдал от этого – первые модели грузовиков и серийных легковые автомобили с трудом преодолевали препятствия или входили в неконтролируемый занос. Первые дифференциалы начали устанавливать на автомобили концерна Volkswagen. Они выгодно отличались от американских, английских, французских и итальянских автомобилей тем, что в их трансмиссии крутящий момент распределялся между колесами относительно равномерно.
Подробнее об устройстве
Конструктивной основой дифференциала является планетарный редуктор. Напоминаем, что редуктор по своей сути является парой сцепленных шестерен – малого и большого диаметра с разным количеством зубьев. Когда быстро вращающаяся малая шестерня сцеплена с большей, последняя вращается с ощутимо меньшей скоростью. Например, если в первой шестерне 50 зубьев, а во второй целых 100, то вторая шестерня вращается вдвое медленнее первой. При вращении большая шестерня совершает один оборот тогда, когда первая совершает два оборота.
Планетарный редуктор, иначе называемый дифференциальным редуктором, выполняют лишь одну задачу – преобразования и передачи крутящего момента. В отличие об более привычной схемы «шестерня-шестерня», в планетарных редукторах передача основана на взаимодействии трех основных и еще нескольких вспомогательных элементов. Уникальность планетарных редукторов в том, что они позволяют выбирать между несколькими передаточными отношениями и имеют две степени свободы. Такая «вариативность» планетарных передач позволила использовать их в автомобильных редукторах.
Итак, мы разобрались с тем, что же представляет собой планетарный редуктор. Дифференциал использует достоинства такого механизма в полной мере. К основным элементам автомобильного дифференциала принято относить:
Чашку автомобильного дифференциала правильнее называть корпусом. Крутящий момент от силового агрегата через промежуточные узлы (в т.ч. через главную передачу) принимается корпусом. Далее момент передается полуосевым шестерням через сателлиты. Именно сателлиты играют роль планетарных шестерней – они передают момент и обеспечивают нормальное соединение корпуса с полуосевыми шестернями. Обычно сателлитов два (легковой транспорт) или четыре (грузовой, внедорожный и т.п.). Как вы уже догадались, полуосевые шестерни отвечают за передачу крутящего момента ведущим колесам через полуоси.
Многие автолюбители задаются вопросом: чем же отличается редуктор от дифференциала. Если ответить просто, редуктор является всего лишь зубчатой парой, которая изменяет (уменьшает) крутящий момент. Дифференциал является целым набором шестерней, которые, грубо говоря, делят крутящий момент в определенном соотношении двум потребителям. При этом понятие «редуктор заднего моста» охватывает как редуктор, так и дифференциал – оба этих механизма могут находятся в одном корпусе, однако они выполняют свои специфические задачи.
Режимы работы дифференциала
Нельзя не рассказать и режимах работы дифференциала. Сразу отметим, что дифференциалы делят на симметричные и несимметричные. Симметричный механизм способен передавать осям момент в равных соотношениях. Их работа не зависит от того, каковы угловые скорости ведущих колес. Несимметричный механизм может «делить» крутящий момент, вследствие чего он может устанавливаться между ведущими осями транспортного средства. Симметричный межколесный дифференциал работает в одном из трех режимов:
В первом режиме оба автомобильных колеса преодолевают одинаковое сопротивление дороги. От главной передачи крутящий момент передается на корпус (чашку) дифференциала. Сателлиты смещаются, не сцепляясь с полуосевыми шестернями, и передают момент ведущим колесам. Разницы в воспринимаемом колесами крутящем моменте нет. Во втором режиме наблюдается следующее: наружное колесо.
Как снять редуктор переднего моста
Перед тем как проводится замена редуктора переднего моста, транспорт устанавливается на подъёмник или смотровую яму. У стабилизатора демонтируется штанга.
Затем проводится установка редуктора переднего моста в обратной последовательности.
Регулировка редуктора заднего моста
Производить регулировку заднего моста необходимо лишь в тех случаях, когда он действительно начал Вас беспокоить странным гулом, который уже слышно на скоростях от 30 км/ч.
Основной причиной появления характерного шума в редукторе заднего моста является постоянное подвергание автомобиля большим перегрузкам или слишком частая езда с прицепом или простые механические повреждения. Поэтому не медлите с визуальной диагностикой механизма.
Сальники и фланцы, подшипники, сателлиты (звездообразный элемент в дифференциале) и их оси – всё это нужно будет снять и осмотреть, а в случае износа – незамедлительно поменять.
Как должны выглядеть все эти детали в нормальном рабочем состоянии, Вы узнаете из мануала к Вашему транспортному средству. Замена редуктора в отечественном автомобиле будет не дорогостоящей.
Его нужно закрепить специальным ключом с распорками, которые по размеру точно подходят под пазы фланца. Затем монтируем ведомую шестерню на её место в корпус дифференциала и затягиваем болты. Теперь приступаем к непосредственной регулировке люфта.
После установки всех деталей на своё место, затягиваем все гайки по минимуму и поворачиваем ведомую шестерню. Далее проверяем её на наличие небольшого люфта, покачивая шестерню из стороны в сторону. Запомните, люфт должен быть, но не значительный! Это, можно сказать, запасное место для нагрева редуктора.
Чтобы ничего не лопнуло при движении. На заключительном этапе проверяем расстояние между болтами, удерживающими гайки, которые мы недавно закрутили. Гайки необходимо затянуть на одинаковое расстояние, для этого следует воспользоваться штангенциркулем. После снова проверяем шестерню на наличие люфта.
Важно, чтобы он таким и оставался дальше. Всё, регулировка редуктора окончена.
Выбор нового редуктора
Подобрать новый редуктор заднего моста довольно просто. При этом в продаже встречаются почти идентичные оригиналу редукторы, которые отличаются лишь передаточным числом. Будьте особенно внимательны – если вы купите и установите редуктор с неподходящим передаточным числом, автомобиль будет вести себя странно. Данным компонент трансмиссии обычно ищут по параметрам транспорта, хотя автолюбитель может также искать его по:
Так как код детали обычно неизвестен до ее демонтажа, мы рекомендуем вести поиски по передаточному числу и параметрам автомобиля. Кстати, после того как вы найдете подходящий редуктор, внимательно осмотрите его. Часто в продаже можно увидеть редукторы с затертыми номерами заводской пары. Как правило, это оригинальные, но находившиеся в эксплуатации редуктора – они были восставлено (не всегда качественно) и пущены в розницу.
Отдельного упоминания стоят такие скрытые параметры редукторов, как… параметры металла. И вот почему мы заостряем на них внимание читателя: в продаже иногда встречаются не только восстановленные редукторы, но и изготовленные без соблюдения технологии.
В идеале, шестерни редуктора должны быть на 1,5-2,0 мм насыщены углеродом, после чего закалены. Поверхность шестерней должна быть довольно твердой (около 55 ед.), а внутренность, напротив, вязкой. Обе шестерни должны иметь одинаковую твердость. Геометрия шестерен, как вы уже догадались, должна четко соблюдаться.
После покупки редуктора имеет смысл отнести его на проверку к специалисту или воспользоваться твердомером, если он у вас есть.
Если вы не хотите «попасть» на некачественную деталь, то обращайтесь к проверенным продавцам или ищите ее в магазинах с хорошей репутацией. При покупке требуйте бумаги и требуйте выдачи гарантийного талона. Акцентируем ваше внимание: некачественные редуктора продаются очень часто, а выходят из строя такие автозапчасти довольно быстро. Как правило, в них стачиваются зубья шестерен или ломаются подшипники, так как качество используемых при их изготовлении материалов невысокого.
Снятие и замена узла
Мы не рекомендуем производить ремонт элементов заднего моста самостоятельно. Эту работу лучше доверить мастеру, однако если вы все же хотите попробовать, то вам понадобятся сами детали для замены, стандартный набор ключей, молоток, выколотка, новое масло редуктора, перчатки. Работа может занять до нескольких часов, особенно если вы делаете это в первый раз. И вот как выглядит алгоритм работы:
Отдельно стоит рассказать о диагностике и обслуживании снятого редуктора. Как только он оказался у вас в руках, снимите все подшипники, сателлиты, фланцы и оси, после чего внимательно их осмотрите. Как и было указано выше, изношенные детали нуждаются в замене. Оставшиеся детали промойте в бензине и протрите. При обратной сборке не забудьте о регулировке редуктора. Также не забывайте о том, что ведомая шестерня должна иметь небольшой люфт – при нагрузке вращающиеся детали слегка расширяются, так что присутствие люфта не будет проблемой.
Конструктивные исполнения по способу монтажа
Примеры условных обозначений и изображений:
121 — соосный редуктор, конструктивное исполнение корпуса на лапах, крепление к потолку, валы горизонтальные, выходной вал слева (рис. 1, а);
2231 — редуктор с параллельными осями, исполнение корпуса с фланцем, поверхность крепления перпендикулярна осям валов, крепление к левой стене, валы горизонтальные в вертикальной плоскости (рис. 1, б);
3120 — редуктор с пересекающимися осями, исполнение корпуса навесное, поверхность крепления параллельна осям валов, крепление к потолку, валы горизонтальные (рис. 1, в);
4323 — редуктор со скрещивающимися осями, исполнение корпуса насадное, поверхность крепления перпендикулярна оси колеса, выходной вал вертикальный, червяк слева от колеса (рис. 1, г).
Символом ///// обозначена точка фиксации изделия от проворота реактивным моментом и крепление полого выходного вала на валу рабочей машины.
Как выбрать редуктор?
От выбора редуктора зависит не только его надежность и производительность, но и долговечность. Ошибки при расчете в выборе редуктора могут привести к преждевременному выходу его из строя. Поэтому работу по расчету и выбору редуктора нужно по возможности доверить опытным специалистам-конструкторам, которые учтут все факторы, такие как: расположение редуктора в пространстве, условия его работы, рабочей температуры и предельного в процессе эксплуатации.
Подтвердив все это расчетами, специалист сможет подобрать оптимальный редуктор под конкретный привод. Как показывает практика, правильно подобранный тип редуктора и его передаточное число обеспечивает срок службы механизма не менее 7 лет для червячных редукторов и не меньше 15 лет для цилиндрических редукторов. Иногда нет возможности проконсультироваться у специалиста. Как посчитать передаточное число редуктора самому? Любой расчет редуктора необходимо начать с составления кинематической схемы всего привода — это позволит определить тип редуктора, который необходим для данной системы.
Как определить передаточное число редуктора?
Передаточное число редуктора определяется по общей формуле:
U=nвх/nвых,
где nвх — это количество оборотов входного вала редуктора, то есть обороты электродвигателя, по числу оборотов в минуту, а nвых— это необходимое количество оборотов выходного вала редуктора, оборотов в минуту.
Полученное передаточное число округляется до передаточного числа из типового ряда для данных типов редукторов. Необходимо помнить, что расчет передаточного числа редуктора, таким образом, является довольно приблизительным. А при выборе электродвигателя частота вращения вала всего двигателя, а, значит, и входного вала редуктора не может превышать 1500 оборотов в минуту для редукторов любого типа. Обороты электродвигателя необходимо выбирать исходя из технических характеристик самих электродвигателей и механизмов, для которых они предназначены.
Вывод
Редуктор – крайне живучий элемент трансмиссии, который, впрочем, вызывает много вопросов среди автолюбителей. Даже новый редуктор может работать не вполне нормально. Например, он может гудеть при достижении определенной скорости, после чего продолжает работать тихо. Если шумы появляются с определенной периодичностью, причин волноваться нет.
А вот если шумы и ненормальная работа трансмиссии стали привычным делом, автолюбителю стоит как можно быстрее обратиться на СТО для проверки автомобиля. Новый редуктор может стоит немалых денег, однако мы не рекомендуем экономить на его замене.
Некачественная или восстановленная деталь может выйти из строя в самый неподходящий момент, что может быть опасно.