Червячные и цилиндрические редукторы — основные виды механических устройств, предназначенных для изменения угловой скорости и крутящего момента в различных промышленных приложениях. Выбор между этими видами зависит от требований проекта, включая условия эксплуатации, требования к шуму и вибрации, а также необходимые передаточные числа.
При выборе между червячным и цилиндрическим редуктором нужно учитывать особенности их конструкции, эксплуатационные характеристики и требования конкретного применения. Рассмотрим каждый тип подробнее.
Состоят из червяка (винта) и червячного колеса, оси которых расположены под прямым углом и не пересекаются. При вращении червяка его резьба зацепляется с зубьями червячного колеса, приводя его в движение. Такое взаимодействие позволяет преобразовывать высокую скорость вращения входного вала в более низкую скорость вращения выходного вала с одновременным увеличением крутящего момента.
Особенность червячной передачи — возможность самоторможения. При передаточных числах до 1:110 червячное колесо не может вращать червяк, что предотвращает обратное движение.
Подходят для механизмов, где требуется компактность, низкий уровень шума и самоторможение:
Высокое трение вызывает нагрев и ускоренный износ деталей, что сокращает срок службы червячного редуктора и требует более частого обслуживания. Из-за этого их не рекомендуется использовать для механизмов мощностью более 60 кВт. Кроме того, дополнительно требуют установку вентиляторов или систем регуляции масла, чтобы снизить нагрев.
Состоят из набора цилиндрических зубчатых колес с прямыми или косыми зубьями, расположенных на параллельных осях. При подаче крутящего момента от двигателя на входной вал редуктора вращение передается на шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом большего диаметра. В результате этого взаимодействия происходит уменьшение угловой скорости и соответствующее увеличение крутящего момента на выходном валу. В многоступенчатых редукторах крутящий момент передается через несколько пар шестерен.
Благодаря зацеплению с качением цилиндрические редукторы имеют высокий КПД, достигающий 97–99%. Также за счет качения между зубчатыми колесами равномерно распределяется нагрузка, что снижает трение.
Используются цилиндрические редукторы в оборудовании, где необходима способность выдерживать большие нагрузки:
В отличие от червячных, цилиндрические модели не обладают самоторможением. Поэтому в системах, где требуется обратный ход, необходимо устанавливать дополнительные тормозные механизмы.
Червячный редуктор отличается компактностью и способностью передавать вращение между пересекающимися осями, что позволяет использовать их в ограниченных пространствах. Но их КПД ниже по сравнению с цилиндрическими редукторами, что обусловлено повышенным трением скольжения зубьев червячного колеса и червяка во время работы. Например, при передаточном числе 80 КПД червячного редуктора составляет около 58%, тогда как цилиндрические достигают КПД до 98%.
Цилиндрические модели, в свою очередь, предназначены для работы при больших нагрузках и высоких скоростях. Они практически не изнашиваются за счет механизма качение, что делает их предпочтительными в системах, где требуется высокая нагрузка. Но из-за большого веса и объема необходимо планировать место для их установки.
